Το πρόγραμμα Βιοπληροφορικής ΒLAST

Το BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) είναι από τα πλέον ευρέως χρησιμοποιούμενα προγράμματα Βιοπληροφορικής που επιτρέπει τη σύγκριση μιας (υπό μελέτη) βιολογικής αλληλουχίας με τις αλληλουχίες που είναι αποθηκευμένες στη βάση δεδομένων του.

Μια αναζήτηση BLAST επιτρέπει στον ερευνητή να συγκρίνει μια αλληλουχία που τον ενδιαφέρει με ήδη γνωστές αλληλουχίες σε μια βάση δεδομένων και να εντοπίσει μεταξύ των τελευταίων εκείνες που έχουν ομοιότητες με την αλληλουχία που εξετάζει. Για παράδειγμα, μετά την ανακάλυψη ενός προηγουμένως άγνωστου γονιδίου ποντικού, οι επιστήμονες πραγματοποιούν τυπικά μια έρευνα BLAST στο ανθρώπινο γονιδίωμα για να δουν αν περιέχει γονίδια με παρόμοιες αλληλουχίες. Μόλις βρεθούν τα δύο "συγγενικά" γονίδια, είναι δυνατόν να διερευνηθεί πειραματικά η λειτουργία αυτού που προέρχεται από το ποντίκι και έτσι να ληφθούν στοιχεία για την πιθανή λειτουργία του ανθρώπινου γονιδίου.

O αλγόριθμος BLAST είναι ένας ευριστικός (heuristic) αλγόριθμος σύγκρισης ακολουθιών βελτιστοποιημένης ταχύτητας που χρησιμοποιείται για να ψάχνει σε βάσεις ακολουθιών την άριστη τοπική στοίχιση με μια αναζήτηση. Είναι αλγόριθμος γρήγορος και αρκετά ακριβής.

Η αρχική αναζήτηση γίνεται για μια λέξη μήκους "W" ( 3 στο blastp) που δίνει αποτελέσματα για τουλάχιστον "T", όταν συγκρίνεται με την ζητούμενη ακολουθία, χρησιμοποιώντας έναν δεδομένο πίνακα υποκαταστάσεων (substitution matrix).

Οι επιτυχείς λέξεις που έχουν score T ή μεγαλύτερο επεκτείνονται και προς τις δύο κατευθύνσεις σε μια απόπειρα να παραχθούν στοιχίσεις που να υπερβαίνουν το προκαθορισμένο κατώφλι (threshold) "S". Οι περιοχές που ικανοποιούν αυτή τη συνθήκη ονομάζονται HSP (High-scoring Segment Pair). Η παράμετρος "T" καθορίζει την ταχύτητα και την ευαισθησία της αναζήτησης (βλ. εικόνα).

Το ΒLAST μπορεί να είναι εγκατεστημένο τοπικά ή σε  διακομιστή (server).

To τοπικό BLAST επιτρέπει τη δημιουργία τοπικής βάσης δεδομένων, είναι γρήγορο και χρειάζεται συντήρηση. Αντίθετα, το δικτυακό BLAST είναι αργό, δεν χρειάζεται συντήρηση, και εξαρτάται από το αν ο server είναι προσβάσιμος ή όχι.

Το BLAST μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορους σκοπούς, όπως o εντοπισμός ομόλογων ειδών, o εντοπισμός περιοχών σε μια ακολουθία, η καθιέρωση φυλογενότητας, η χαρτογράφηση DNA  (DNA Mapping), η σύγκριση (comparison) γονιδίων.

Παύλος Γκάσταρης