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バイオインフォマティクスにおいて、ドットプロットは、 2 つの生物学的配列を比較し、配列アライメント後に類似性の高い領域を識別するためのグラフィカル手法です。これは、リカレンス プロットの一種です。
歴史
2 つのタンパク質または核酸配列の類似性を視覚化する 1 つの方法は、ドット プロットと呼ばれる類似性マトリックスを使用することです。これは 1970 年に Gibbs と McIntyre によって導入され[1] 、比較するタンパク質の配列を縦軸と横軸に沿って並べた 2 次元マトリックスです。2 つの配列の類似性を視覚的に簡単に表すために、残基が同一の場合はマトリックス内の個々のセルを黒く塗りつぶし、一致する配列セグメントをマトリックス全体に斜めの線で表示します。
解釈
2 つの配列の類似性は、マトリックスに表示される一致セグメントの数と長さからある程度推測できます。同一のタンパク質は、明らかにマトリックスの中央に対角線を持ちます。配列間の挿入や削除により、この対角線に乱れが生じます。局所的な類似性領域や反復配列により、中央の対角線に加えて、さらに対角線上の一致が生じます。このノイズを減らす 1 つの方法は、残基の連続または「組」のみをシェーディングすることです。たとえば、3 の組は、3 つの残基が連続して一致することに対応します。これは、偶然に 3 つの残基が連続して一致する確率が、単一残基の一致よりもはるかに低いため、効果的です。
ドット プロットは、プロットの x 軸に 1 つの配列、y 軸に別の配列を配置して、2 つの配列を比較します。両方の配列の残基がプロット上の同じ位置で一致すると、対応する位置にドットが描画されます。配列は前後どちらにでも記述できますが、両方の軸の配列は同じ方向に記述する必要があります。また、軸上の配列の方向によって、ドット プロット上の線の方向が決まります。ドットがプロットされると、結合して線を形成します。配列の類似性の近さによって、対角線が、直接的な関係を示す曲線を示すグラフにどれだけ近いかが決まります。この関係は、フレーム シフト、直接反復、逆反復などの特定の配列特性の影響を受けます。フレーム シフトには、挿入、削除、および突然変異が含まれます。これらの特徴の 1 つまたは複数が存在すると、配列に存在する特徴に応じて、さまざまな構成の複数の線がプロットされます。ドット プロットで非常に異なる結果をもたらす特徴は、低複雑性領域の存在です。低複雑性領域とは、配列内に少数のアミノ酸のみが含まれる領域であり、その結果、その小さいまたは限定された領域内で冗長性が生じます。これらの領域は通常、対角線の周りにあり、ドット プロットの中央に四角形がある場合とない場合があります。