Substitutionsmatrix

In der Bioinformatik gibt eine Substitutionsmatrix die Wahrscheinlichkeit an, mit der eine Sequenz nach einer gewissen Zeit sich in eine andere Sequenz umwandelt. Gewöhnlicherweise geht es bei den Sequenzen um Aminosäuren oder DNA. Die Ähnlichkeit einer Sequenz hängt von den Mutationsraten in der Matrix ab. (frei übersetzt aus dem Artikel Substitutions matrix aus der englischsprachigen Version von Wikikipedia)

Formen der Substitutionsmatrix sind die Blosum-Matrix oder die PAM (Percent Accepted Mutations)-Matrix

Blosum

PAM Matrix (Point Accepted Mutation)

Die PAM-Matrix war eine der ersten Aminosäuren Substitutionsmatrixen. Sie wurde in den 70ern von Margaret Dayhoff entwickelt.

Die Matrix errechnet sich durch die Beobachtung des Unterschieds in nah verwanten Proteinen. Die PAM1 matrix gibt an, mit welcher Rate ein Substitution zu erwarten wäre, wenn sich 1% der Aminosäuren verändert hätten, entspricht also einer ähnlichkeit von 99%.

Die höchste Stufe ist PAM250 die einer Sequenzähnlichkeit von ca 20% entspricht, mit höheren Stufen arbeitet man in der Praxis nicht weil man bei einer Wahrscheinlichkeit von unter 20% nicht mehr von ähnlichkeit sprechen kann.

Nicht ganz korekt aber gut zu merken ist PAM als Prozentzahl zugelassener Mutationen. Hier die PAM 250 Matrix Die Buchstaben sind Aminosäuren im one letter code

   A  R  N  D  C  Q  E  G  H  I  L  K  M  F  P  S  T  W  Y  V
A  2
R -2  6
N  0  0  2
D  0 -1  2  4
C -2 -4 -4 -5  4
Q  0  1  1  2 -5  4
E  0 -1  1  3 -5  2  4
G  1 -3  0  1 -3 -1  0  5
H -1  2  2  1 -3  3  1 -2  6
I -1 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -3 -2  5
L -2 -3 -3 -4 -6 -2 -3 -4 -2  2  6
K -1  3  1  0 -5  1  0 -2  0 -2 -3  5
M -1  0 -2 -3 -5 -1 -2 -3 -2  2  4  0  6
F -4 -4 -4 -6 -4 -5 -5 -5 -2  1  2 -5  0  9
P  1  0 -1 -1 -3  0 -1 -1  0 -2 -3 -1 -2 -5  6
S  1  0  1  0  0 -1  0  1 -1 -1 -3  0 -2 -3  1  3
T  1 -1  0  0 -2 -1  0  0 -1  0 -2  0 -1 -2  0  1  3
W -6  2 -4 -7 -8 -5 -7 -7 -3 -5 -2 -3 -4  0 -6 -2 -5 17
Y -3 -4 -2 -4  0 -4 -4 -5  0 -1 -1 -4 -2  7 -5 -3 -3  0 10
V  0 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -1 -2  4  2 -2  2 -1 -1 -1  0 -6 -2  4