BLASTローカルアラインメントアルゴリズムとは何ですか？

BLASTアルゴリズムは、1990年頃に米国国立バイオテクノロジー情報センター（NCBI）でAltschul、Gish、Millerによって作成されました。 BLASTは、配列間の機能的および進化的関係を導き出し、遺伝子ファミリーのメンバーを認識するのに役立ちます。

NCBI Webサイトには、いくつかの一般的なBLASTデータベースが含まれています。それらの内容に従って、それらはヌクレオチドおよびタンパク質データベースに結合されます。 NCBIは、ベクタースクリーニングデータベース、複数の生物のゲノムデータベース、トレースデータベースなどの特殊なBLASTデータベースもサポートしています。

BLASTは、ヒューリスティックなアプローチを使用して、クエリシーケンスとデータベース間の最大のローカルアラインメントを検出します。 BLASTは、比較対象のシーケンスをフラグメントのシーケンス（単語として定義）に分割し、元々これらの単語間の一致を探すことにより、検索の完全な速度を向上させます。

BLASTでは、単語はkタプルとして扱われます。 DNAヌクレオチドの場合、単語には通常11塩基（ヌクレオチド）が含まれますが、タンパク質の場合、単語には通常3アミノ酸が含まれます。 BLASTは、近隣（つまり、ほぼ一致する）単語のハッシュテーブルを作成しますが、「近さ」のしきい値は統計に依存して設定されます。完全一致から近隣の単語まで始まります。

適切な配置にはいくつかの密接な一致が含まれている必要があるため、統計を使用してどの一致が重要であるかを判断できます。ハッシュすることにより、O（n）（線形）時間で一致を検出できます。両方向の一致に到達することにより、アプローチは、いくつかの高スコアと最大のセグメントペアを含む高品質のアライメントを発見します。

BLASTアルゴリズムにはいくつかのバージョンと拡張があります。たとえば、MEGABLAST、Discontinuous MEGABLAST、およびBLASTNはすべて、ヌクレオチド配列を認識するために使用できます。 MEGABLASTは、非常に同じ配列間の長いアラインメントを効率的に見つけるように特別に設計されているため、クエリ配列と同一の一致を見つけるために使用するのに最適なデバイスです。

BLAST検索の感度を導く重要なパラメーターの1つは、元の単語の長さ、つまり単語のサイズです。ワードサイズはBLASTNで柔軟であり、検索感度を向上させるためにデフォルト値から最小値7に減らすことができます。したがって、BLASTNは、さまざまな生物からの関連するヌクレオチド配列へのアラインメントを発見する点でMEGABLASTよりも優れています。

標準タンパク質-タンパク質BLAST（BLASTP）は、クエリアミノ酸配列の認識とタンパク質データベースでの同じ配列の発見の両方に使用されます。位置特異的反復（PSI）-BLASTは、より感度の高いタンパク質類似性検索用に作成されています。非常に遠縁のタンパク質を発見するのに役立ちます。

パターンヒット開始（PHI）-BLASTは、限定されたタンパク質パターン検索を実行できます。これは、ユーザーが定義したパターンを含み、パターンの近くにあるクエリシーケンスと同じタンパク質を検索するために作成されています。