MASTERARBEIT - Fachhochschule Salzburg

4. Multiples Sequenzalignment 47werden können und wie und in welcher Reihenfolge diese dann zu einem MSA aligniertwerden können. Iterative bzw. progressive Methoden versuchen dieses Problemin effizienter Weise zu lösen.4.3 Iterative Generierung eines MSADie Komplexitätsbetrachtungen im Abschnitt 4.2 haben gezeigt, dass ein ’Probierverfahren’,das aus allen möglichen Lösungen die beste Alignierung sucht, zur Bestimmungmultipler Alignments kaum zielführend sein kann. Eine effizientere Methode istdie iterative Erstellung eines MSA auf Basis eines paarweisen Vergleichs. Dabei werdenaus einer Menge von Sequenzen die Scores aller Paarungen mittels dynamischerProgrammierung berechnet. Am Beginn wird aus der Menge alle Paarungen jene Paarungmit dem höchsten Score aligniert. Dieses Sequenzpaar bildet ein erstes MSA. Injedem folgenden Iterationsschritt wird eine weitere Sequenz dem bestehenden MSAhinzugefügt. Ausgewählt wird dabei immer jene der verbleibenden Sequenzen, die dembisher generierten MSA am nächsten ist. Wie diese Distanzabschätzung genau erfolgt,ist applikationsabhängig. Das im folgenden Abschnitt als Beispiel angeführte ClustalWleitet vom paarweisen Abstand der Sequenzen binäre Bäume ab, die in einem weiterenAlignierungsschritt die Reihenfolge festlegen. Im Laufe der Alignierung wird der Baumdann Schritt für Schritt abgearbeitet [33, 32].An das MSA hinzugefügt wird jede neue Sequenz, indem sie zu den ursprünglichenSequenzen im MSA, jedoch ohne Berücksichtigung der Lücken, aligniert wird. Mussaufgrund der Alignierung der neuen Sequenz eine Lücke in eine Sequenz der MSAeingefügt werden, so muss diese Lücke in alle Sequenzen des MSA eingefügt werden.Die Iterationsschleife wird solange fortgeführt, bis entweder alle Sequenzen zum MSAhinzugefügt wurden, oder bis die Scores der verbleibenden Sequenzen nicht mehr denAnforderungen genügen.ClustalW, einer der meistbenutzten Algorithmen zur Konstruktion eines multiplen Sequenzalignments[46] basiert auf einem iterativen Verfahren. Clustal generiert paarweiseAlignments und fügt diese in einem weiteren Arbeitsgang zu einem MSA zusammen[33]. Wie Clustal im Detail abläuft, beschreibt der folgende Abschnitt.