本地blast的完全指南

本地blast（Basic Local Alignment Search Tool）是一種高效的生物信息學工具，可以進行序列比對和識別，廣泛應用於基因組學、蛋白質組學、表觀基因組學等領域。本文將為您詳細介紹本地blast的安裝、使用、數據庫建立等方面內容。

一、下載本地blast安裝包

首先需要下載本地blast的安裝包，可以在NCBI官網的下載頁面中找到各種版本的安裝包。選擇對應的操作系統版本後，點擊下載鏈接即可開始下載。下載完成後，解壓安裝包並將解壓後的文件夾保存到系統中方便調用。

二、理解本地blast的概念和使用方法

本地blast是一種基於本地計算機資源的生物信息學工具，用於進行序列比對和識別，相對於網絡blast有更高的速度和穩定性。本地blast的使用方法包括生成數據庫、執行查詢、解析結果等步驟。

1.生成數據庫

在使用本地blast之前，需要先生成相應的序列數據庫。通常情況下，我們使用NCBI提供的FASTA格式的序列文件進行數據庫的建立。執行以下指令即可完成建立：

makeblastdb -in seqs.fa -parse_seqids -dbtype nucl

其中，-in參數指定輸入的序列文件，-parse_seqids參數表示解析序列的ID信息，-dbtype參數表示數據庫的類型，可以選擇nucl（核酸）或prot（蛋白質）。

2.執行查詢

在數據庫建立完成後，就可以執行查詢操作了。通常情況下，我們使用fasta格式的序列文件進行查詢，使用以下指令即可完成查詢：

blastn -query query.fa -db seqs.fa -out result.txt

其中，-query參數指定輸入的查詢序列文件，-db參數指定輸入的數據庫文件，-out參數指定輸出結果的文件名。

3.解析結果

blast查詢完成後，我們需要解析結果文件以獲取各種比對的信息。結果文件包括兩種格式：XML格式和文本格式（tab-delimited）。通常情況下，我們使用文本格式的結果文件，可以使用以下指令解析：

parse_blast.pl -i result.txt -o parsed.txt

其中，-i參數表示輸入的結果文件名，-o參數表示輸出的解析結果文件名。

三、建立本地blast數據庫

本地blast的數據庫是比對分析的關鍵。數據庫的質量和數量影響着比對結果的可靠性。建立本地blast數據庫的步驟分為三個部分：準備序列文件、生成索引文件、構建blast數據庫。

1.準備序列文件

在建立數據庫之前，需要先準備序列文件。通常情況下，我們使用NCBI提供的FASTA格式的序列文件作為數據庫的輸入文件。

2.生成索引文件

生成索引文件是構建本地blast數據庫的重要步驟，其中包括兩個步驟：格式化序列文件和生成索引文件。執行以下指令即可完成：

makeblastdb -in sequences.fasta -dbtype nucl -parse_seqids -out mydb

其中，-in參數指定輸入的序列文件，-dbtype參數表示數據庫的類型，-parse_seqids參數表示解析序列的ID信息，-out參數指定輸出的數據庫文件名。

3.構建本地blast數據庫

構建本地blast數據庫需要使用blastdbcmd指令，執行以下指令即可構建本地blast數據庫：

blastdbcmd -db mydb -info

其中，-db參數指定輸入的數據庫文件名，-info參數表示構建數據庫的過程。

四、解決本地blast安裝報錯問題

在使用本地blast的過程中，可能會遇到各種報錯問題。以下是一些常見的解決方法：

1.安裝依賴項

在安裝本地blast之前，需要先安裝相應的依賴項。以Linux系統為例，可以使用以下指令安裝依賴項：

sudo apt-get install build-essential zlib1g-dev libncurses-dev

2.檢查路徑設置

在使用本地blast之前，需要確保路徑設置的正確性。可以使用以下指令檢查環境變量是否設置正確：

echo $PATH
which blastn

3.查看日誌信息

在安裝本地blast時，可以查看日誌信息以幫助我們定位問題所在。以下是查看日誌信息的指令：

less /tmp/ncbi.out

五、本地blast的程序

本地blast有多個程序可供使用，以下是一些常用的本地blast程序：

1.blastp

blastp程序用於比較兩個蛋白質序列，可以輸出比對序列間的相似性。

2.blastn

blastn程序用於比較兩個核酸序列，可以輸出比對序列間的相似性。

3.blastx

blastx程序用於將一個搜尋序列進行蛋白質翻譯後與目標數據庫中的蛋白質序列比對。

4.tblastx

tblastx程序用於比對兩個核酸序列的轉錄產物，結果以蛋白質序列的方式輸出。

六、本地blast的指令

本地blast常用的指令包括makeblastdb、blastn、blastp、blastx、tblastx等，以下是一些使用指令的樣例：

1.makeblastdb指令

makeblastdb -in sequences.fasta -dbtype nucl -parse_seqids -out mydb

2.blastn指令

blastn -query query.fasta -task blastn -db mydb -outfmt "7 qacc sacc evalue bitscore pident length" -out results.txt

3.blastp指令

blastp -query query.fasta -db mydb -outfmt "7 qacc sacc evalue bitscore pident length" -out results.txt

4.blastx指令

blastx -query query.fasta -db mydb -outfmt "7 qacc sacc evalue bitscore pident length" -out results.txt

七、本地blast的環境變量

本地blast需要設置一些環境變量才能正常運行。以下是設置環境變量的指令：

1.PATH環境變量

export PATH=$PATH:/path/to/ncbi-blast/bin

其中，/path/to/ncbi-blast是您解壓安裝包後所在的路徑。

2.BLASTDB環境變量

export BLASTDB=/path/to/blast/db

其中，/path/to/blast/db是您所創建的blast數據庫的路徑。

八、序列比對的選擇

序列比對是生物信息學分析的核心，不同的數據類型、分析目的和方法選擇都會影響比對分析結果。以下是一些常用的序列比對方法：

1.全局比對

全局比對是較為基礎的比對方法，其通過整個序列間的最佳匹配進行整體比對。適合於在相似度較高的序列間進行分析。

2.局部比對

局部比對是比對序列間的某個片段，適合於大規模序列數據中的快速比對。

3.基於seed的比對

基於seed的比對是利用兩個序列的sub-sequence進行匹配，適合於大規模序列數據的快速比對。

4.基於哈希的比對

基於哈希的比對是利用哈希函數建立索引，將原序列映射到較小的空間中進行比對，適合於大規模數據的快速比對。

5.多序列比對

多序列比對是在三個或更多序列之間進行比對，適合於基因組學、蛋白質組學等大規模數據的比對分析。

結語

本文詳細介紹了本地blast的安裝、使用、數據庫建立等方面內容，並提供了一些常見問題的解決方法。希望可以幫助讀者更好地了解和使用本地blast，進行有效的序列比對和生物信息學分析。