MASTERARBEIT - Fachhochschule Salzburg

1. Einführung 2Kombination die Eigenschaften eines Proteins maßgeblich bestimmt, so können verwandteSequenzen dadurch bestimmten Familien und Funktionen zugeordnet werden.Zu beantworten ist dabei immer die Frage, was Ähnlichkeit in diesem Zusammenhangüberhaupt heißen kann.1.1 Problemstellung und MotivationFunktionelle Ähnlichkeiten verschiedener Sequenzen basieren meist auf evolutionärenVerwandtschaften (Homologien) der Sequenzen. Die evolutionären Entwicklungen habenim Laufe der Zeit eventuell eine Sequenz verändert, dies hat aber nicht zwangsweiseeine wesentliche Änderung der grundlegenden Eigenschaften und Funktionen der mutiertenProteine zur Folge. Für die Suche nach Regelmäßigkeiten und Ähnlichkeitenwerden vorzugsweise statistische Methoden eingesetzt, welche das Auftreten von Symbolenin einer oder mehreren Sequenzen und -positionen bewerten. Zusätzlich wirdfestgestellt, auf welche Sequenzteile andere Teile folgen, oder ob einzelne Sequenzbausteinedurch andere ersetzt, entfernt oder eingefügt wurden. In der Bioinformatikversucht man nun, die Ähnlichkeit oder den Abstand“ von Sequenzen numerisch auszudrücken.Kleinere Abstände weisen dabei auf größere Ähnlichkeiten und eine evolu-”tionäre Nähe und größere Abstände auf größere Unähnlichkeiten hin. Dadurch werdenSequenzen untereinander vergleichbar und Ähnlichkeiten erkennbar, selbst wenn dieeinzelnen Bausteine für sich und vorweg betrachtet nicht ähnlich erscheinen würden.Ein Alignment von Sequenzen zielt nun darauf ab, die in den Sequenzen vorkommendenMuster zu identifizieren und deren Position innerhalb der Sequenzen zu bestimmen.Beim Sequenzalignment wird versucht, zwei oder mehrere Bausteinketten aufgrundihrer Ähnlichkeit zueinander auszurichten. Größere Ähnlichkeiten innerhalb von Sequenzenweisen auf größere Gemeinsamkeiten der DNA-Muster hin, wodurch sich auchgrößere Bereiche zueinander gut alignieren lassen. Durch das Alignment sollen gleicheoder ähnliche Teile der Strings bzw. Regionen gleicher Funktionalität untereinander notiertwerden können. Die Reihenfolge der Symbole muss dabei erhalten bleiben, wobei- den Mutationsformen der Natur folgend - auch Leerstellen (Gaps) in die Sequenzen