Программа MSA MAFFT

MAFFT (Multiple Alignment using Fast Fourier Transform) — это широко используемая высокопроизводительная программа для множественного выравнивания биологических последовательностей (MSA), разработанная Катохом и соавторами в 2002 году [1].

Основные подходы алгоритма MAFFT:

1. Быстрое преобразование Фурье (FFT):

Аминокислотная последовательность преобразуется в последовательность векторов, компонентами которых являются физико-химические свойства каждого остатка (объём и полярность по шкале Грантема). Корреляция между такими последовательностями вычисляется с помощью быстрого преобразования Фурье, что позволяет быстро находить гомологичные участки и снижает вычислительную сложность для консервативных участков последовательностей [1].

2. Несколько стратегий выравнивания:

В MAFFT реализовано несколько подходов, которые можно настраивать в зависимости от размера данных и требуемой точности:

• Прогрессивные методы [2];
• Методы итеративного уточнения (значительно повышают точность за счёт многократного перевыравнивания) [3];
• Методы для больших данных [4].
3. Добавление новых последовательностей:

Со временем в программе появилась возможность добавлять новые последовательности (в том числе фрагментарные) в уже готовое выравнивание без его полной перестройки [2]. Это может быть особенно полезно при работе с данными секвенирований нового поколения.

Преимущества:

1. MAFFT сочетает высокую скорость работы с точностью, сопоставимой или превосходящей такие программы, как ClustalW, T-Coffee и MUSCLE, особенно при работе с большими наборами данных [3].
2. Программа использует нормализованную матрицу сходства (содержащую как положительные, так и отрицательные значения), что улучшает выравнивание последовательностей разной длины [1].
3. MAFFT поддерживает многопоточные вычисления, что позволяет эффективно использовать многоядерные процессоры [2].

Недостатки:

1. Несмотря на высокую скорость, методы итеративного уточнения могут требовать значительных вычислительных ресурсов при работе с очень большими наборами последовательностей.
2. Для начинающих пользователей большое количество доступных подходов к выравниванию может затруднять выбор подходящего.

Доступность

MAFFT доступен как в виде командной строки, так и через веб-интерфейс, который предоставляет интерактивные инструменты для выбора последовательностей и визуализации результатов [4].