Biyoinformatik Dizi Hizalaması

Biyoenformatikte dizi hizalaması, DNA, RNA veya protein dizilerini düzenleyerek benzer bölgelerin tespit edilmesidir. Bu bölgelerin benzer olması, diziler arasında işlevsel,yapısal veya evrimsel bir ilişki olduğu anlamına gelir. Hizalanmış nükleotit veya aminoasit kalıntı dizileri tipik olarak bir matriksin satırları olarak gösterilir. Kimyasal kalıntıları temsil eden harflerin arasına boşluklar konarak ardışık sütunlarda yer alan aynı veya benzer harflerin bir hizada olması (altalta gelmesi) sağlanır.

Global ve Lokal Hizalamalar

Global hizalamalarda her dizideki her harfin hizalanması amaçlanır. Sorgu kümesindeki diziler birbirine benzer ve yaklaşık aynı uzunlukta olursa global hizalamaları en yararlı olur. (Ama bu, global hizalamaların boşluklarla sonlanamayacağı anlamına gelmez.) Global hizalama tekniklerinden biri, dinamik programlamaya dayalı olan Needleman-Wunsch algoritmasıdır. Birbirine benzemeyen ama benzer bölgeler içerdiği tahmin edilen diziler için lokal hizalamalar daha yararlıdır. Keza, benzer kısa dizi motiflerinin tespitinde lokal hizalamalar kullanılır. Smith-Waterman algoritması da dinamik programlamaya dayalı bir lokal hizalama yöntemidir. Eğer diziler yeterince birbirine benziyorsa lokal ve global hizalama sonuçları arasında bir fark olmaz.


Hibrit yöntemler (yarı global veya "glokal" yöntemler olarak da adlandırılabilir) bir veya öbür dizinin başı ve sonunu da kapsayan en iyi hizalamayı bulmaya çalışır. Dizilerden birinin sonu, öbürünün başı ile örtüşüyorsa bu özellikle yararlı olabilir. Bu durumda ne global ne de lokal hizalama tamamen uygundur: global yöntem hizalamayı örtüşme bölgesinin dışına uzatmaya çalışacaktır, lokal yöntem ise örtüşme bölgesini yeterince kapsamayabilir.

Nokta Matris Yöntemleri

Nokta matris yaklaşımında her bir dizi bölgesi için hizalama aileleri üretilir. Bu yöntem nitel ve basittir ama büyük ölçekte analiz etmesi zaman alıcıdır. İnsersiyon, delesyon, tekrar ve ters dönmüş tekrar (inverted repeats) gibi bazı dizi özelliklerinin görsel tespiti çok kolaydır. Bir nokta matrisi oluşturmak için iki dizi, iki boyutlu bir matrisin üst satırı ve sol sütunu boyunca yazılır, sonra eğer bir satır ve sütunun başındaki harfler aynıysa kesişim yerine bir nokta konur. Bu yaklaşımın bazı uygulamalarında iki harfin benzerlik derecesiyle orantılı büyüklükte bir nokta konur, korunmalı substitusyonları hesaba katabilmek için. Birbirine çok benzeyen dizilerin nokta matrisleri, matrisin ana çaprazı boyunca giden tek bir çizgi gibi görünür.


Nokta matris grafikleri (İng. dot plot) tek bir dizi içindeki tekrarlılık miktarını belirlemekte de kullanılabilir. Bir dizi kendi kendisi ile grafiklenir, birbirine önemli derecede benzerlik gösteren bölgeler ana çaprazın yanlarında çizgiler olarak görünür. Proteinin birden çok benzer yapısal bölgeden oluşması durumunda bu görülebilir.

C# kodunu indirin.