Multipel sekvensjustering (MSA)
Multipel sekvensjustering är en metod för att ställa upp tre eller fler DNA-, RNA- eller proteinsekvenser mot varandra så att likheter och skillnader blir synliga. Tekniken är ett grundverktyg inom bioinformatik och evolutionär genetik.
När forskare vill jämföra arvsmassa från olika individer, arter eller gener behöver sekvenserna placeras i linje med varandra. Vid en multipel sekvensjustering radas bokstäverna upp i kolumner så att positioner med gemensamt evolutionärt ursprung hamnar ovanför varandra. På så vis blir det tydligt var sekvenserna är identiska, var de skiljer sig genom mutationer och var det har skett insättningar eller förluster av byggstenar.
En central del av metoden är hanteringen av så kallade luckor (gaps). Eftersom evolutionen ibland lägger till eller tar bort baser blir sekvenser olika långa. För att ändå kunna jämföra dem infogar programmet luckor, som markeras med ett bindestreck, så att resten av sekvensen förskjuts till rätt läge. Resultatet brukar visas som ett rutmönster där varje rad är en sekvens och varje kolumn en jämförbar position.
Ett konkret exempel: tänk dig att du jämför en bit av samma gen hos människa, schimpans och mus. Genom en multipel sekvensjustering ser du snabbt att människa och schimpans delar nästan alla baser, medan mus uppvisar fler avvikelser. Mönstret bekräftar att människa och schimpans är närmare släkt och kan användas för att bygga ett släktträd över arterna.
Eftersom det är praktiskt omöjligt att jämföra långa sekvenser för hand används datorprogram. Klassiska verktyg är Clustal, MAFFT och MUSCLE. De bygger ofta justeringen stegvis genom att först para ihop de mest lika sekvenserna och därefter lägga till de övriga, en metod som kallas progressiv justering.
Inom genetik och släktforskning ligger multipel sekvensjustering till grund för flera tillämpningar. Den används för att hitta bevarade regioner som tyder på viktig biologisk funktion, för att spåra mutationer kopplade till sjukdomar och för att rekonstruera hur olika folkgrupper och arter är besläktade. När forskare studerar mitokondrie-DNA eller Y-kromosomens linjer är justerade sekvenser en förutsättning för att kunna definiera de haplogrupper som DNA-tester rapporterar. Metoden är därmed en osynlig men avgörande pusselbit bakom mycket av den moderna genetiska kunskapen.