demo 1

IFT3295 - Démo 1
16 septembre 2016
Alignement de séquence
Score d’un alignement : pénalité de gaps
La pondération des gaps influence grandement l’alignement entre deux
séquences. Certaines pondérations ont parfois plus de sens biologique que
d’autres. Soit l’alignement Asuivant :
S: ACGTTTACG-TAC--T
T: A-G---ACGCTACCGT
En considérant les scores suivants :
— "match" : +1
— "mismatch" : -1
— "gap" : -1
Donnez les scores de l’alignement Apour chacune des pondérations de
gaps suivantes :
1. pondération constante
2. pondération linéaire
3. pondération affine (utiliser extension de gap δ=−0.5)
4. pondération convexe
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Questions Générales
1. Quelle est la différence entre un alignement local et un alignement
global ?
2. Dans le cas d’un alignement local, la distance d’édition est-elle utile ?
Justifiez
3. Si on désire utiliser un score de similarité, quelle précaution doit-on
prendre pour s’assurer qu’on considère les substitutions ?
Alignement avec pondération affine (distance d’édition)
1. Combien de matrices faut-il remplir ? Justifiez votre réponse !
2. Quelles sont les équations de récurrence pour un tel alignement ?
3. Remplir la table Vde programmation dynamique pour l’alignement
entre les deux séquences suivantes : AAT et ACACT .
Utilisez les scores suivants : match = +1, mismatch = -1, gap(k) =
a+k×bavec a = -3 et b = -1.
4. Quelle est la complexité (temps et espace) d’un tel algorithme ?
Alignement global, local et prefix-suffix
Soit les deux séquences nucléotidiques : S1=ACT GAT et S2=
CAT GG et la matrice Mde similarité suivantes :
A T G C
A 2 -2 -1 -2
T -2 2 -2 -1
G -1 -2 2 -2
C -2 -1 -2 2
En supposant que le score d’un indel est de -2,
1. Que remarquez vous à propos de cette matrice de similarité ?
2. Proposez un alignement global des deux séquences S1et S2qui maxi-
mise leur score de similarité.
3. Proposez un alignement local des deux séquences S1et S2qui maximise
leur score de similarité.
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4. On désire trouver le meilleur alignement entre un suffix de S1et un
prefix de S2. Expliquez comment obtenir d’un tel alignement (initia-
lisation, équation de récurrence, backtrack). Comparez la complexité
de votre algorithme à l’algo naif qui procèderait comme suit : pour
chaque préfixe Xde S1, et pour chaque suffixe Yde S2, aligner Xet
Yet conserver la paire préfixe/suffixe donnant le meilleur score d’ali-
gnement.
Optimisation des algorithmes d’alignement par
programmation dynamique
Énumérez les différentes améliorations possibles de l’algorithme d’aligne-
ment de séquences (programmation dynamique).
Pour chaque amélioration donnez, tout en justifiant :
— le principe permettant l’amélioration
— la complexité en temps et en espace
Faites un exemple pour l’algorithme de Hirschberg en particulier.
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