MASTERARBEIT - Fachhochschule Salzburg

4. Multiples Sequenzalignment 444.1 Anwendung multipler SequenzalignmentsProteine können in sogenannte Proteinfamilien zusammengefasst werden. Ausschlaggebenddafür ist die Ähnlichkeit der Proteine bezüglich ihrer Proteinstruktur oderihrer Funktionalität. Proteine die aus der gleichen Proteinfamilie stammen, enthaltendieselben charakteristischen Domänen, was wiederum auf enge evolutionäre Zusammenhängeder Proteine hinweist [32]. Beobachtet man über viele Sequenzen hinweglokale Ähnlichkeiten zwischen den jeweiligen Sequenzen, so handelt es sich dabei oftum strukturelle Ähnlichkeiten der jeweiligen aus einer Familie stammenden Proteine[21]. Damit man nun strukturell ähnliche Sequenzen und globale Ähnlichkeitenerkennen kann, muss die Suche und der Vergleich der Sequenzen auf eine größere Sequenzmengeausgedehnt werden [32]. Ein paarweiser Vergleich zweier Sequenzen istdafür ungeeignet, da das Gesamtsystem und die Gesamtcharakteristik einer Familiedabei unberücksichtigt bleiben. Ein multiples Sequenzalignment deckt in vielen Fällendie wesentlichen Informationen der evolutionären Entwicklung und der funktionalenZusammenhänge auf, bei denen ein paarweiser Vergleich versagen würde [21].Bei Sequenzen mit geringen Ähnlichkeiten ist die Erkennung der über die gesamteSequenz verteilten relevanten Residuen mit statistischen Methoden schwierig, da dieSignale durch die Sequenzvarianten in einem Rauschen zu verschwinden drohen. Oftmalsführt nur die Alignierung ganzer Sequenzfamilien zu besseren Ergebnissen, dennerst der Vergleich mehrerer Sequenzen verstärkt die Signale der konservierten Residuenso, dass sie vom einfachen Signalrauschen unterschieden werden können [32].Multiple Sequenzalignments bieten wesentliche Vorteile bei der Erkennung und Bewertungkonservierter und variabler Positionen innerhalb von Proteinfamilien, doch geradedas Alignieren mehrerer Sequenzen zu einem MSA gilt als algorithmisch herausforderndund aufwendig [32]. Einerseits sucht man nach einer optimalen Alignierung auseiner Unzahl möglicher Sequenzanordnungen, andererseits steigt der Aufwand mit derzunehmenden Anzahl an Sequenzen überproportional an. Eine bioinformatische Kernfrageder letzten Jahre war und ist, wie mehrere Sequenzen mit einem überschaubarenAufwand zu einem multiplen Sequenzalignment (MSA) aligniert werden können [21]