MASTERARBEIT - Fachhochschule Salzburg

3. Grundlagen des Sequenzalignments 193.1 SequenzvergleichDie Anordnung und Positionierung der Einzelbausteine, also die Primärstruktur bestimmterProteine, können im Laufe der Evolution großen evolutionären Änderungenunterworfen sein. Bestimmte Teile werden dabei mehr, andere wiederum weniger konserviert.Die räumlichen und funktionalen Strukturen sind vergleichsweise stabil inihrer Entwicklung [21], wohingegen die Sequenzen stark variieren können. So könnendie Aminosäuresequenzen innerhalb einer Proteinfamilie aufgrund evolutionärer Entwicklungenbeträchtlich voneinander abweichen, obwohl die wesentlichen Eigenschaftengut erhalten geblieben sind. Die 3D-Strukturen zweier Proteine weisen nämlich selbstdann noch Gemeinsamkeiten auf, wenn die Identität der Sequenzen mitunter nur noch30% beträgt [32].Der Vergleich von Sequenzen nimmt eine besondere Stellung ein, weil aus der Aminosäuresequenzeines Proteins auf die 3D-Struktur und darüber hinaus auf die Eigenschafteneines Proteins geschlossen werden soll. Basis der aus dem Sequenzvergleichabgeleiteten Methoden ist die Erkenntnis, dass bei Proteinen eine hohe Sequenzähnlichkeitauch eine ähnliche Funktion und/oder 3D-Struktur des Proteins impliziert.Wie kann nun eine Sequenz mit einer anderen vergleichen werden?Denkt man an einen Sequenzvergleich, so denkt man schnell an einen einfachen, zeichenweisenVergleich zweier Strings. Dabei werden jeweils an der Position n der StringsA und B die Zeichen a n und b n verglichen. Die Sequenzen gelten dann als gleich, wennalle Zeichen über die gesamte Länge der beiden Strings übereinstimmen. Wie könnennun aber Sequenzen miteinander verglichen werden, die einer genetischen Mutationunterworfen waren, also bei einem zeichenweisen Vergleich deutliche Unähnlichkeitenaufweisen würden?Beim Sequenzvergleich interessiert oft weniger die exakte Folge der Einzelbausteineder betrachteten Gene, als vielmehr die Interpretation bestimmter Abfolgen und dieFunktionen, die durch eine bestimmte Zusammensetzung der Sequenzen bestimmt werden.Weiß man beispielsweise, dass die Funktionen mehrerer Sequenzen gleicher Familienähnlich sind, obwohl die Sequenzen aufgrund ihrer Mutation unterschiedlich