Cuando Blastn no es Blastn

BLAST cambió hace ya algún tiempo a mejor con su versión BLAST+ pero por el camino se olvidó de algún detalle que puede confundir a más de uno.

El antiguo BLAST se ejecutaba con el comando 'blastall':

Blastall
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Blastall may be used to perform all five flavors of blast comparison. One
may obtain the blastall options by executing 'blastall -' (note the dash). A
typical use of blastall would be to perform a blastn search (nucl. vs. nucl.) 
of a file called QUERY would be:

blastall -p blastn -d nr -i QUERY -o out.QUERY

The output is placed into the output file out.QUERY and the search is performed
against the 'nr' database.  If a protein vs. protein search is desired,
then 'blastn' should be replaced with 'blastp' etc.

De esta forma un alineamiento de proteínas comenzaría como 'blastall -p blastp' y uno de ácidos nucleicos como 'blastall -p blastn' y si queremos usar MEGABLAST tenemos el comando diferente 'megablast'.

Sin embargo en la 'nueva' versión BLAST+, se separaron el alineamiento de proteínas y el de ácidos nucleicos en dos comandos: 'blastp' y 'blastn' (ver manual). Hasta aquí todo parece lógico y normal, lo que no todo el mundo sabe es que LA OPCIÓN POR DEFECTO DE BLASTN ES MEGABLAST, si ejecutamos 'blastn -help' encontraremos lo siguiente:

 *** General search options
 -task                 'megablast' 'rmblastn' >
   Task to execute
   Default = `megablast'

Y es que no todo el mundo está interesado en la velocidad de búsqueda de alineamientos, muchos de los que todavía usamos Blastn es porque apreciamos su gran sensibilidad para detectar alineamientos. En la actualidad usamos Blast para alinear miles de secuencias en tiempos muy razonables de minutos e incluso segundos. Para ganar velocidad en alineamientos de millones de secuencias existen otras mejores alternativas como Bowtie2.

La CONCLUSIÓN de todo esto, si usamos Blastn y nos interesa la sensibilidad deberemos ejecutarlo como:

 blastn -task blastn

Si lo hacemos sin añadir esta opción estaremos ejecutando MEGABLAST y correremos el peligro de perder una gran sensibilidad y no encontrar los alineamientos que deseamos. Por ejemplo, busquemos homología entre la 2'beta microglobulina humana (NM_004048.2) y la de ratón (NM_009735.3) usando la herramienta online de Blastn con las opciones por defecto ('Highly similar sequences (megablast)'):

Sin embargo si cambiamos la opción de búsqueda a 'Somewhat similar sequences (blastn)':

La diferencia es considerable, ¿no creéis? pasamos de no encontrar similaritud a un alineamiento con E-valor de 1.5E-56!!!!

Filogenias universales 16S

Un obituario en el último número de Science (8 Feb 2013) me ha hecho recordar el tremendo impacto que ha tenido el trabajo del desaparecido Carl Woese en nuestra visión de la historia evolutiva, ya que a partir de sus logros pudimos comparar por primera vez con precisión molecular las historias evolutivas de linajes tan distantes como las bacterias y los animales. Además de descubrir por el camino nada menos que a las arqueobacterias, el uso de las secuencias de los genes ribosomales 16S como fuente de información filogenética todavía es rutinario, a pesar de sus limitaciones y de los avances tecnológicos, y a pesar de que ahora se hable más de redes que de árboles. Si no que se lo pregunten a los que se dedican a la metagenómica...

En las siguientes figuras se resume el impacto de la introducción de los análisis de genes 16S:

Árbol filogenético de Haeckel (tomado de http://mmbr.asm.org/content/51/2/221.long).

Árbol de distancias basado en el alineamiento de 260 secuencias de rRNA 16S (tomado de http://mmbr.asm.org/content/51/2/221.long).

Al releer la revisión de Woese del año 1987 lo que más me ha sorprendido ha sido ver que no sólo se usó secuencias, sino que se molestó en analizar en detalle la estructura de los RNAs ribosomales, e incluso localizó a nivel de estructura secundaria las zonas que permitían distinguir los grandes linajes evolutivos, como se muestra en la siguiente figura. Está ya todo inventado también aquí?

(tomada de http://mmbr.asm.org/content/51/2/221.long)

Un saludo y buen finde,
Bruno