موضوع مقاله: بلوسام | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # بلوسام | مقدمه: این ماتریس‌ها برای امتیازدهی هم ترازی‌های توالی‌های پروتئینی که در تکامل از یکدیگر متمایز شده‌اند، استفاده می‌شود و بر مبنای هم ترازی محلی می‌باشند. | ## بخش 1: بلوسام | آنها پایگاه دادهٔ بلوک‌ها را برای پیدا کردن مناطق حفاظت شده در پروتئین‌ها پیمایش کردند (مناطقی که در هم ترازی دنباله وقفه وجود ندارد) و فرکانس‌های آمینو اسیدهای مرتبط و احتمال‌های جایگزینی را به دست آوردند. سپس امتیاز لوجیت هر ۲۱۰ جایگزینی ممکن بین ۲۰ پروتئین استاندارد را محاسبه نمودند. برخلاف ماتریس‌های PAM که بر پایه مقایسه بین پروتئین نزدیک برون‌یابی می‌شود، ماتریس‌های بلوسام بر پایهٔ هم ترازی‌های مشاهده‌شده ساخته شده‌است. پس زمینهٔ زیستی دستورالعمل‌های ژنتیکی هر سلول از یک موجود زنده در DNA آن ذخیره شده است. در طول حیات سلول، این اطلاعات برای تولید پروتئین یا برای تقسیم سلولی رونویسی می‌شوند و احتمال آن وجود دارد که این محتویات در حین این فرایندها دستخوش تغییر شوند. در سطح مولکولی سیستم‌های تنظیم کننده ای هستند که بیشتر این جهش‌ها را اصلاح می‌کنند. تغییر یک آمینواسید در پروتئین ممکن است کارآمدی آن را برای انجام وظیفهٔ مربوطه کاهش یا کارکرد آن را تغییر دهد. تغییرات این چنینی می‌توانند یک عملکرد حیاتی در سلول را مختل کنند یا حتی منجر به مرگ سلول شوند. در مقابل، این تغییر ممکن است به سلول اجازه ادامهٔ فعالیت هرچند متفاوت را بدهدو جهش به فرزندان موجودات زنده منتقل شود. اگر این تغییر باعث ضعف جسمی قابل توجهی نشود این احتمال وجود دارد که جهش در جمعیت باقی بماند. | ## بخش 2: بلوسام | ۲۰ اسید آمینه ترجمه شده توسط کد ژنتیکی تا حدود زیادی از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی زنجیره‌های جانبی آنها متفاوت هستند. این اسیدهای آمینه می‌تواند به طبقه‌بندی به گروه‌های مشابه با خواص فیزیکوشیمیایی. جایگزین کردن یک اسید آمینه با یکی دیگر از همان دسته است بیشتر احتمال دارد به یک کوچکتر تأثیر بر ساختار و عملکرد پروتئین از جایگزینی با یک اسید آمینه از رده‌های مختلف. رایج‌ترین همردیفی توالی‌های پروتئین، جستجوی شباهت بین توالی‌های مختلف به منظور فهم تفاوت تکاملی توالی‌های پروتئینی به منظور پیش بینی وظیفهٔ ژن‌های جهش یافته است. ماتریس‌ها در الگوریتم‌های محاسبهٔ میزان شباهت توالی‌ها استفاده می‌شوند اصطلاحات بلوسام: ماتریس جایگزینی بلوک‌ها، یک ماتریس جایگزینی که برای هم ترازی توالی‌های پروتئین استفاده می‌شود. ماتریس‌های امتیازدهی (آمار در مقابل زیست‌شناسی): برای معنا یافتن ارزیابی هم ترازی توالی‌ها نیاز به ماتریس امتیازدهی یا جدولی است که بیانگر احتمال جایگزینی معنادار جفت آمینواسیدها یا جفت نوکلئوتیدها در یک همترازی است. دسته‌های متعددی از ماتریس‌های بلوسام با استفاده از پایگاه‌های داده وابسته به هم ترازی‌های متفاوت وجود دارند که با عددهای متفاوت نامگذاری می‌شوند. ماتریس‌های بلوسام با اعداد بزرگتر برای مقایسهٔ توالی‌های نزدیک به هم طراحی شده‌اند درحالی‌که ماتریس‌هایی با اعداد کوچکتر این عمل را برای توالی‌های نسبتاً دور انجام می‌دهند. به عنوان مثال BLOSUM80 برای هم ترازی توالی‌هایی با تفاوت کمتر و BLOSUM45 برای هم ترازی توالی‌های متفاوت تر استفاده می‌شود ماتریس‌ها توسط ادغام کردن همهٔ دنباله‌هایی که از درصدی که به یک دنباله داده می‌شود شبیه تر هستند ساخته می‌شود، و سپس تنها آن دنباله‌ها را مقایسه می‌کند. برای نمونه BLOSUM۸۰، از ادغام کردن دنباله‌هایی با یکسانی بیش از ۸۰ درصد تولید می‌شود. | ## بخش 3: بلوسام | ساخت ماتریس‌های بلوسام ماتریس‌های بلوسام با استفاده از اعمال روش‌های آماری بر بلوک‌های آمینواسیدهای مشابه برای به‌دست آوردن امتیازهای شباهت به‌دست می‌آیند. یا می‌توان توالی‌ها را از بلوک مربوطه حذف کرد یا توالی‌های مشابه را یافته و با توالی‌های جدیدی که می‌توانید نمایندهٔ خوشه‌های مربوطه باشند جایگزین نمود. محاسبه فرکانس و احتمال پایگاه داده ای برای ذخیره‌سازی هم ترازی توالی‌هایی از نواحی با بیشترین حفاظت از خانوادهٔ پروتئین‌ها. نواحی حفاظت شده، نواحی ای از آمینواسیدها هستند که تغییر جزئی بین آن‌ها وجود دارد. امتیاز ماتریس‌های بلوسام یک ماتریس امتیازدهی یا جدولی از مقادیر برای ارزیابی اهمیت هم ترازی توالی‌ها مورد نیاز است. به طور کلی وقتی دو توالی نوکلئوتیدی مقایسه می شوند تمامی آنچه در امتیازدهی در نظرگرفته می‌شود آن است که دو باز در مکان‌های متناظر یکسان هستند یا نه. ولی این قضیه در رابطه با پروتئین‌ها متفاوت است و ماتریس‌های جایگزینی برای آمینواسیدها پیچیده‌تر هستند و تمامی عواملی که ممکن است فرکانس جایگزینی را تغییر دهد در نظر گرفته می‌شوند که در نتیجهٔ آن پنالتی نسبتاً زیاد برای همترازی‌هایی است که احتمال همولوگ بودن آن‌ها پایین است. ماتریس‌های جایگزینی ای که به صورت عمده استفاده می‌شوند ماتریس‌های بلوسام (BLOSUM) و ماتریس‌های جهش نقطه ای پذیرفته شده (PAM) هستند. امتیازات در بلوسام امتیازات log_odds هستند که در یک همترازی از نسبت درست‌نمایی دو آمینو اسید که بیولوژیکی ظاهر شده‌اند به درست‌نمایی هر یک از دو آمینو اسیدی که به صورت اتفاقی ظاهر شده‌اند، محاسبه می‌شود. مقدار مثبت، محتمل تر بودن جایگزینی و امتیاز منفی، غیر محتمل بودن جایگزینی را نتیجه می‌دهد.NIH "Scoring Systems" تساوی زیر برای محاسبه ماتریس BLOSUM استفاده می‌شود: در اینجا احتمال جابجا شدن دو آمینو اسید و در دنباله‌های مشابه (هومولوگ) و و احتمال رخ دادن آمینو اسید و به صورت تصادفی در دنباله پروتیین‌ها می‌باشد. | ## جمع‌بندی | برخی از کاربردهای ماتریس بلوسام در بیوانفورماتیک کاربردهای پژوهشی امتیازهای بلوسام در پیش بینی و درک انواع ژن سطحی در میان حامل‌های ویروس هپاتیت B حامل و اپیتوپ‌های لنفوسیت تی مورد استفاده قرار گرفته است استفاده در BLAST ماتریس‌های بلوسام هم چنین به عنوان ماتریس امتیاز دهی در مقایسهٔ توالی‌های DNA و توالی‌های پروتئین برای ارزیابی کیفیت هم ترازی استفاده می‌شود.