BLAT (bioinformatics)
BLAT (BLAST کی طرح صف بندی کا آلہ) ایک جوڑی وار ترتیب صف بندی الگورتھم ہے جسے جم کینٹ نے یونیورسٹی آف کیلیفورنیا سانتا کروز (UCSC) میں 2000 کی دہائی کے اوائل میں انسانی جینوم کی اسمبلی اور تشریح میں مدد کے لیے تیار کیا تھا۔ یہ بنیادی طور پر انسانی جینوم کی ترتیب کے خلاف لاکھوں ماؤس جینومک ریڈز اور ایکسپریسڈ سیکوینس ٹیگز کو سیدھ میں لانے کے لیے درکار وقت کو کم کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا۔ اس وقت کے صف بندی کے اوزار ان کارروائیوں کو اس انداز میں انجام دینے کے قابل نہیں تھے جو انسانی جینوم اسمبلی کو باقاعدگی سے اپ ڈیٹ کرنے کی اجازت دے۔ پہلے سے موجود ٹولز کے مقابلے میں، بی ایل اے ٹی ایم آر این اے/ڈی این اے صف بندی انجام دینے کے ساتھ ~ 500 گنا تیز اور پروٹین/پروٹین صف بندی کے ساتھ ~ 50 گنا تیز تھا۔ جائزہ بی ایل اے ٹی حیاتیاتی ترتیبات جیسے ڈی این اے، آر این اے اور پروٹین کے تجزیے اور موازنہ کے لیے تیار کردہ متعدد الگورتھم میں سے ایک ہے، جس کا بنیادی مقصد جینومک ترتیبات کے حیاتیاتی فعل کو دریافت کرنے کے لیے ہومیولوجی کا اندازہ لگانا ہے۔ کلاسیکی نیڈل مین ونش اور اسمتھ واٹر مین متحرک پروگرامنگ الگورتھم جیسے دو ترتیبات کے درمیان ریاضیاتی طور پر زیادہ سے زیادہ صف بندی تلاش کرنے کی ضمانت نہیں ہے۔ بلکہ، یہ پہلے مختصر ترتیبات کا تیزی سے پتہ لگانے کی کوشش کرتا ہے جن کے یکساں ہونے کا امکان زیادہ ہوتا ہے، اور پھر یہ ہم آہنگ ہوتا ہے اور ہم آہنگ علاقوں کو مزید بڑھاتا ہے۔ یہ الگورتھم کے ہیورسٹک BLAST فیملی سے ملتا جلتا ہے، لیکن ہر ٹول نے مختلف الگورتھمک تکنیکوں کی کوشش کرکے حیاتیاتی ترتیبات کو بروقت اور موثر انداز میں صف بندی کرنے کے مسئلے سے نمٹنے کی کوشش کی ہے۔ BLAT BLAT کے استعمال کو DNA ترتیب کے ساتھ ساتھ پروٹین اور ترجمہ شدہ نیوکلیوٹائڈ (mRNA یا DNA) ترتیب کو سیدھ میں لانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ بہت مماثلت کے ساتھ ترتیبات پر بہترین کام کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ڈی این اے کی تلاش پریمیٹس کے لیے سب سے زیادہ موثر ہے اور پروٹین کی تلاش زمینی ریڑھ کی ہڈی والے جانوروں کے لیے موثر ہے۔ اس کے علاوہ، پروٹین یا ترجمہ شدہ ترتیب کے سوالات ڈی این اے ترتیب کے سوالات کے مقابلے میں دور دراز کے میچوں کی شناخت اور کراس پرجاتیوں کے تجزیے کے لیے زیادہ موثر ہیں۔ بی ایل اے ٹی کے عام استعمال میں درج ذیل شامل ہیں: جینوم اسمبلی پر متعدد ایم آر این اے ترتیبات کی صف بندی تاکہ ان کے جینومک نقاط کا اندازہ لگایا جا سکے ؛ ہومیولوجی کا تعین کرنے کے لیے ایک نوع سے ایک پروٹین یا ایم آر این اے ترتیب کو دوسری نوع سے ترتیب ڈیٹا بیس پر صف بندی کرنا۔ بشرطیکہ دونوں انواع زیادہ متفرق نہ ہوں، کراس پرجاتیوں کی صف بندی عام طور پر BLAT کے ساتھ موثر ہوتی ہے۔ یہ ممکن ہے کیونکہ بی ایل اے ٹی کو کامل ملاپ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے، بلکہ صف بندی میں عدم مطابقت کو قبول کرتا ہے۔ بی ایل اے ٹی کو دو پروٹین ترتیبات کی صف بندی کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، یہ اس قسم کی صف بندی کے لیے انتخاب کا ذریعہ نہیں ہے۔ BLASTP، معیاری پروٹین BLAST ٹول، پروٹین-پروٹین صف بندی میں زیادہ موثر ہے ؛ جین کے بیرونی اور اندرونی علاقوں کی تقسیم کا تعین ؛ ایک مخصوص جین استفسار کے جین خاندان کے ممبروں کا پتہ لگانا ؛ ایک مخصوص جین کے پروٹین کوڈنگ ترتیب کی نمائش۔ بی ایل اے ٹی کو کم از کم 40 اڈوں کی لمبائی کے سلسلے کے درمیان مماثلت تلاش کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے جو 95 ٪ نیوکلیوٹائڈ شناخت یا 80 ٪ ترجمہ شدہ پروٹین شناخت کا اشتراک کرتے ہیں۔ پروسیس BLAT کا استعمال ٹارگٹ جینومک ڈیٹا بیس میں ایسے علاقوں کو تلاش کرنے کے لیے کیا جاتا ہے جو زیر جانچ استفسار کے سلسلے سے ملتے جلتے ہیں۔ BLAT کے بعد عام الگورتھمک عمل BLAST کی طرح ہے جس میں یہ پہلے ڈیٹا بیس اور استفسار کے سلسلے میں مختصر حصوں کی تلاش کرتا ہے جن میں مماثل عناصر کی ایک مخصوص تعداد ہوتی ہے۔ ان صف بندی کے بیجوں کو پھر ترتیب کی دونوں سمتوں میں بڑھایا جاتا ہے تاکہ اعلی اسکور کرنے والے جوڑے بن سکیں۔ تاہم، BLAT BLAST سے ایک مختلف انڈیکسنگ اپروچ کا استعمال کرتا ہے، جو اسے استفسار کی ترتیب سے مماثلت کے لیے بہت بڑے جینومک اور پروٹین ڈیٹا بیس کو تیزی سے اسکین کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ یہ ٹارگٹ ڈیٹا بیس کی انڈیکسڈ لسٹ (ہیش ٹیبل) کو میموری میں رکھ کر ایسا کرتا ہے، جس سے ٹارگٹ ڈیٹا بیس کے ساتھ استفسار کے سلسلے کے موازنہ کے لیے درکار وقت نمایاں طور پر کم ہو جاتا ہے۔ یہ اشاریہ ہدف ڈیٹا بیس میں تمام غیر اوور لیپنگ کے-مرز (کے حروف والے الفاظ) کے نقاط لے کر بنایا گیا ہے، سوائے انتہائی بار بار کے-مرز کے۔ اس کے بعد BLAT استفسار کی ترتیب سے تمام اوور لیپنگ k-mers کی فہرست بناتا ہے اور ٹارگٹ ڈیٹا بیس میں ان کی تلاش کرتا ہے، ہٹ کی فہرست بناتا ہے جہاں ترتیبات کے درمیان میچ ہوتے ہیں (شکل 1 اس عمل کی وضاحت کرتی ہے)۔ تلاش کا مرحلہ امیدوار کے یکساں علاقوں کو تلاش کرنے کے لیے تین مختلف حکمت عملیاں استعمال کی جاتی ہیں: پہلے طریقہ میں استفسار اور ڈیٹا بیس کے سلسلے کے درمیان واحد کامل ملاپ کی ضرورت ہوتی ہے یعنی۔ دو کے-میر الفاظ بالکل ایک جیسے ہیں۔ یہ نقطہ نظر سب سے زیادہ عملی نہیں سمجھا جاتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ اعلی سطح کی حساسیت حاصل کرنے کے لیے ایک چھوٹا کے-میر سائز ضروری ہے، لیکن اس سے غلط مثبت ہٹ کی تعداد میں اضافہ ہوتا ہے، اس طرح الگورتھم کے صف بندی کے مرحلے میں گزارے گئے وقت کی مقدار میں اضافہ ہوتا ہے۔ دوسرا طریقہ دو کے-میر الفاظ کے درمیان کم از کم ایک مطابقت کی اجازت دیتا ہے۔ یہ جھوٹے مثبت کی مقدار کو کم کرتا ہے، جس سے بڑے کے-میر سائز کو ہینڈل کرنے کی اجازت ملتی ہے جو پچھلے طریقہ سے تیار کردہ کے مقابلے میں کمپیوٹیشنل طور پر کم مہنگے ہوتے ہیں۔ یہ طریقہ چھوٹے ہم جنس پرست علاقوں کی شناخت میں بہت مؤثر ہے۔ تیسرے طریقہ کار میں متعدد کامل مماثلتوں کی ضرورت ہوتی ہے جو ایک دوسرے کے قریب ہوتے ہیں۔ جیسا کہ کینٹ سے پتہ چلتا ہے، یہ ایک بہت مؤثر تکنیک ہے جو ہم جنس پرست علاقوں میں چھوٹے اندراجات اور حذفیوں کو مدنظر رکھنے کی صلاحیت رکھتی ہے۔ نیوکلیوٹائڈز کو صف بندی کرتے وقت، BLAT تیسرا طریقہ استعمال کرتا ہے جس میں سائز 11 (11-mers) کے دو کامل الفاظ کے ملاپ کی ضرورت ہوتی ہے۔ پروٹین کی صف بندی کرتے وقت، BLAT ورژن استعمال شدہ تلاش کے طریقہ کار کا تعین کرتا ہے: جب کلائنٹ/سرور ورژن استعمال کیا جاتا ہے، تو BLAT تین کامل 4-میر میچوں کی تلاش کرتا ہے۔ جب اسٹینڈ الون ورژن استعمال کیا جاتا ہے، تو BLAT استفسار اور ڈیٹا بیس کے ترتیبات کے درمیان ایک کامل 5-میر کی تلاش کرتا ہے۔ BLAT بمقابلہ. BLAT اور BLAST کے درمیان کچھ اختلافات ذیل میں بیان کیے گئے ہیں: BLAT جینوم/پروٹین ڈیٹا بیس کو انڈیکس کرتا ہے، انڈیکس کو میموری میں برقرار رکھتا ہے، اور پھر میچوں کے لیے استفسار کی ترتیب کو اسکین کرتا ہے۔ دوسری طرف BLAST، مماثلتوں کے لیے ڈیٹا بیس کے ذریعے استفسار کے سلسلے اور تلاشوں کا ایک اشاریہ بناتا ہے۔ ایک بلاسٹ قسم جسے میگا بلاسٹ انڈیکس کہا جاتا ہے صف بندی کو تیز کرنے کے لیے 4 ڈیٹا بیس بناتا ہے۔ BLAT متعدد کامل اور قریب کامل میچوں پر توسیع کر سکتا ہے (ڈیفالٹ نیوکلیوٹائڈ سرچز کے لیے لمبائی 11 کے 2 کامل میچ اور پروٹین سرچز کے لیے لمبائی 4 کے 3 کامل میچ ہیں)، جبکہ BLAST صرف اس وقت توسیع کرتا ہے جب ایک یا دو میچ ایک ساتھ قریب ہوتے ہیں۔ BLAT دو ترتیبات کے درمیان ہر ہم جنس پرست علاقے کو ایک بڑی صف بندی میں جوڑتا ہے، اس کے برعکس BLAST جو ہر ہم جنس پرست علاقے کو ایک علیحدہ مقامی صف بندی کے طور پر واپس کرتا ہے۔ BLAST کا نتیجہ ایکسنوں کی ایک فہرست ہے جس میں ہر صف بندی ایکسن کے بالکل آخر تک پھیلی ہوئی ہے۔ تاہم، بی ایل اے ٹی، ایم آر این اے کے ہر بیس کو جینوم پر صحیح طریقے سے رکھتا ہے، ہر بیس کو صرف ایک بار استعمال کرتا ہے اور اسے انٹرن-ایکسون حدود کی شناخت کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے (یعنی۔ اسپلیس سائٹس)۔ BLAT BLAST سے کم حساس ہے۔ پروگرام کا استعمال BLAT کو یا تو ویب پر مبنی سرور کلائنٹ پروگرام کے طور پر یا اسٹینڈ الون پروگرام کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سرور کلائنٹ بی ایل اے ٹی کی ویب پر مبنی ایپلی کیشن تک یو سی ایس سی جینوم بائیو انفارمیٹکس سائٹ سے رسائی حاصل کی جا سکتی ہے۔ انڈیکس بنانا ایک نسبتا سست عمل ہے۔ لہذا، ویب پر مبنی BLAT کے ذریعہ استعمال ہونے والی ہر جینوم اسمبلی BLAT سرور کے ساتھ منسلک ہوتی ہے، تاکہ صف بندی کے لیے پہلے سے مرتب کردہ انڈیکس دستیاب ہو۔ یہ ویب پر مبنی BLAT سرور صارفین کے لیے انڈیکس کو میموری میں رکھتے ہیں تاکہ وہ اپنے استفسار کے سلسلے کو داخل کر سکیں۔ ایک بار استفسار کی ترتیب کو سرچ فیلڈ میں اپ لوڈ/چسپاں کرنے کے بعد، صارف مختلف پیرامیٹرز کا انتخاب کر سکتا ہے جیسے کہ کس نوع کے جینوم کو نشانہ بنانا ہے (فی الحال 50 سے زیادہ انواع دستیاب ہیں) اور اس جینوم کا اسمبلی ورژن (مثال کے طور پر، انسانی جینوم میں منتخب کرنے کے لیے چار اسمبلیاں ہیں)، استفسار کی قسم (یعنی۔ چاہے ترتیب کا تعلق ڈی این اے، پروٹین وغیرہ سے ہو) اور آؤٹ پٹ کی ترتیبات (یعنی۔ آؤٹ پٹ کو ترتیب دینے اور دیکھنے کا طریقہ)۔ اس کے بعد صارف یا تو استفسار جمع کر کے یا BLAT "میں خوش قسمت محسوس کر رہا ہوں" تلاش کا استعمال کر کے تلاش چلا سکتا ہے۔ بھاگوت اور دیگر۔ BLAT کو استعمال کرنے کے طریقے کے لیے مرحلہ وار پروٹوکول فراہم کریں: ایک mRNA/cDNA ترتیب کو جینومک ترتیب میں نقشہ بنائیں ؛ جینوم میں پروٹین کی ترتیب کا نقشہ بنائیں ؛ ہومیولوجی کی تلاش انجام دیں۔ ان پٹ بی ایل اے ٹی طویل ڈیٹا بیس کے سلسلے کو سنبھال سکتا ہے، تاہم، یہ طویل استفسار کے سلسلے کے مقابلے مختصر استفسار کے سلسلے کے ساتھ زیادہ موثر ہے۔ کینٹ استفسار کی زیادہ سے زیادہ لمبائی 200,000 اڈوں کی تجویز کرتا ہے۔ یو سی ایس سی براؤزر استفسار کے سلسلے کو 25,000 حروف سے کم تک محدود کرتا ہے (یعنی۔ نیوکلیوٹائڈز) ڈی این اے کی تلاش کے لیے اور 10,000 سے کم حروف (یعنی۔ امینو ایسڈ) پروٹین اور ترجمہ شدہ ترتیب کی تلاشوں کے لیے۔ یو سی ایس سی ویب سائٹ پر دستیاب بی ایل اے ٹی سرچ جینوم استفسار کے سلسلے کو متن کے طور پر قبول کرتا ہے (استفسار خانے میں کاٹ کر چسپاں کیا جاتا ہے) یا ٹیکسٹ فائلوں کے طور پر اپ لوڈ کیا جاتا ہے۔ BLAT سرچ جینوم ایک ہی وقت میں ایک ہی قسم کے متعدد ترتیبات کو قبول کر سکتا ہے، زیادہ سے زیادہ 25 تک۔ متعدد ترتیبات کے لیے، ڈی این اے کی تلاش کے لیے نیوکلیوٹائڈز کی کل تعداد 50,000 یا پروٹین یا ترجمہ شدہ ترتیب کی تلاش کے لیے 25,000 حروف سے زیادہ نہیں ہونی چاہیے۔ ڈی این اے استفسار کی ترتیب کے ساتھ ٹارگٹ ڈیٹا بیس تلاش کرنے کی ایک مثال شکل 2 میں دکھائی گئی ہے۔ آؤٹ پٹ اے بی ایل اے ٹی سرچ ان نتائج کی فہرست فراہم کرتا ہے جو اسکور کی بنیاد پر کم ہوتے ہوئے ترتیب میں آرڈر کیے جاتے ہیں۔ مندرجہ ذیل معلومات واپس کی جاتی ہیں: صف بندی کا اسکور، استفسار کی ترتیب کا وہ علاقہ جو ڈیٹا بیس کی ترتیب سے ملتا جلتا ہے، استفسار کی ترتیب کا سائز، صف بندی کے فیصد کے طور پر شناخت کی سطح اور کروموسوم اور پوزیشن جس سے استفسار کی ترتیب کا نقشہ بنتا ہے۔ بھاگوت اور دیگر۔ بیان کریں کہ BLAT "اسکور" اور "شناخت" کے اقدامات کا حساب کیسے لگایا جاتا ہے۔ ہر تلاش کے نتیجے کے لیے، صارف کو یو سی ایس سی جینوم براؤزر کا لنک فراہم کیا جاتا ہے تاکہ وہ کروموسوم پر صف بندی کا تصور کر سکیں۔ یہ اسٹینڈ ایلون BLAT پر ویب پر مبنی BLAT کا ایک بڑا فائدہ ہے۔ صارف صف بندی سے وابستہ حیاتیاتی معلومات حاصل کرنے کے قابل ہوتا ہے، جیسے کہ جین کے بارے میں معلومات جس سے استفسار مل سکتا ہے۔ صارف کو جینوم اسمبلی کے ساتھ استفسار کے سلسلے کی صف بندی کو دیکھنے کے لیے ایک لنک بھی فراہم کیا جاتا ہے۔ استفسار اور جینوم اسمبلی کے درمیان ملاپ نیلے رنگ کے ہوتے ہیں اور صف بندی کی حدود ہلکے رنگ کی ہوتی ہیں۔ یہ ایکسون حدود اسپلیس سائٹس کی نشاندہی کرتی ہیں۔ "میں خوش قسمت محسوس کر رہا ہوں" تلاش کا نتیجہ صارف کے منتخب کردہ آؤٹ پٹ سارٹ آپشن کی بنیاد پر پہلے استفسار کے سلسلے کے لیے سب سے زیادہ اسکور کرنے والی صف بندی واپس کرتا ہے۔ اسٹینڈ الون اسٹینڈ الون BLAT بیچ رن کے لیے زیادہ موزوں ہے، اور ویب پر مبنی BLAT سے زیادہ موثر ہے۔ یہ زیادہ موثر ہے کیونکہ یہ جینوم کو میموری میں ذخیرہ کرنے کے قابل ہے، ویب پر مبنی ایپلی کیشن کے برعکس جو صرف انڈیکس کو میموری میں محفوظ کرتا ہے۔ لائسنس BLAT کے ماخذ اور پہلے سے مرتب کردہ بائنری دونوں تعلیمی اور ذاتی استعمال کے لیے آزادانہ طور پر دستیاب ہیں۔ اسٹینڈ الون BLAT کا تجارتی لائسنس کینٹ انفارمیٹکس، انکارپوریٹڈ کے ذریعہ تقسیم کیا گیا ہے۔ یہ بھی دیکھیں BLAST بنیادی مقامی صف بندی تلاش ٹول ترتیب ترتیب سافٹ ویئر حوالہ جات بیرونی لنکس UCSC BLAT سرچ جینوم کینٹ انفارمیٹکس، انکارپوریٹڈ۔ BLAT سورس کوڈ BLAT FAQ-UCSC BLAT سویٹ پروگرام کی وضاحتیں اور یوزر گائیڈ ہیومن BLAT سرچ بائیو انفارمیٹکس سافٹ ویئر لیبارٹری سافٹ ویئر