Ver el código de «BLOSUM»

[[Archivo:Blosum62-dayhoff-ordering.svg|thumb|400px|La matriz BLOSUM 62.]]


'''BLOSUM''' (''BLOcks of Amino Acid SUbstitution Matrix'', o matriz de sustitución de bloques de aminoácidos) es una [[matriz de sustitución]] utilizada para el [[alineamiento de secuencias]] de [[proteína]]s. BLOSUM se usa para puntuar alineamientos entre secuencias de proteínas evolutivamente divergentes. Se basa en alineamientos locales, y se introdujo en 1992 por primera vez en un artículo de Henikoff y Henikoff.<ref>{{cita publicación| fecha=1992| revista=PNAS | volumen=89 | páginas=10915-10919|  pmid=1438297 | título= Amino Acid Substitution Matrices from Protein Blocks | doi = 10.1073/pnas.89.22.10915 | url=http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=EBI&pubmedid=1438297 | autor= Henikoff, S.}}</ref>  Recorrieron la base de datos [[BLOCKS]] analizando regiones muy conservadas de familias de proteínas (sin huecos en el alineamiento de secuencias) y comprobaron las frecuencias relativas de aparición de los [[aminoácido]]s y las probabilidades de sustitución entre ellos.  Seguidamente calcularon una puntuación de [[Logit|log-probabilidad]] para cada una de las 210 posibles sustituciones de los 20 aminoácidos estándar.  Todas las BLOSUM se basan en alineamientos observados, y no son extrapoladas de comparaciones de proteínas cercanamente relacionadas (como es el caso de las matrices [[PAM]], obtenidas al multiplicar por sí misma un determinado número de veces una matriz inicial).  

Existen bastantes conjuntos de matrices BLOSUM que utilizan diferentes bases de datos de alineamientos, y que se nombran con números.  Las BLOSUM seguidas de un número alto están diseñadas para comparar secuencias cercanamente relacionadas, mientras que las BLOSUM con número bajo están diseñadas para comparar secuencias relacionadas de forma distante.  Por ejemplo, BLOSUM 80 se usa para alineamientos menos divergentes, mientras que  BLOSUM 45 se usa para alineamientos más divergentes.  Las puntuaciones dentro de una matriz BLOSUM corresponden a log-probabilidades que reflejan, en un alineamiento, el logaritmo de la razón de la probabilidad de la aparición de dos aminoácidos de una forma biológicamente intencionada o aceptada (residuos homológos;  este numerador es la probabilidad de la hipótesis que queremos contrastar) y la probabilidad de su aparición por casualidad (el denominador es la probabilidad de la hipótesis nula).<ref name=BLOSUMprimer>*{{cita publicación | url=http://informatics.umdnj.edu/bioinformatics/courses/5020/notes/BLOSUM62%20primer.pdf | revista=Nature Biotechnology | título=Where did the BLOSUM62 alignment score matrix come from? | autor=Sean R. Eddy | doi=10.1038/nbt0804-1035 | pmid=15286655 | urlarchivo=https://web.archive.org/web/20060903191751/http://informatics.umdnj.edu/bioinformatics/courses/5020/notes/BLOSUM62%20primer.pdf | fechaarchivo=3 de septiembre de 2006 }}</ref>  Las matrices se basan en el mínimo porcentaje de identidad de las secuencias de proteínas alineadas usadas al calcularlas (por ejemplo, BLOSUM 45 correspondería a alineamientos con un máximo de un 45% de identidad).<ref name=handbook>{{cita libro | url = http://books.google.com/books?id=kDFltuQo1dMC&pg=PA673&lpg=PA673&dq=blosum+matrix&source=web&ots=LBo5qtEF60&sig=o-c0PVGPT_HPaPuw_EgTHTPRIEc#PPA697,M1 | título=Handbook of Nature-Inspired And Innovative Computing | isbn=0387405321 | autor=Albert Y. Zomaya | fecha=2006}}page 673</ref>  A cada posible identidad o sustitución se le asigna una puntuación basada en las frecuencias observadas en el alineamiento de proteínas relacionadas.<ref>[https://web.archive.org/web/20070508163838/http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Education/BLASTinfo/Scoring2.html NIH "Scoring Systems"]</ref>  Se da una puntuación positiva a las sustituciones más probables, mientras que corresponde una puntuación negativa para sustituciones menos probables.  

BLOSUM 62 es la matriz calculada usando las sustituciones observadas entre proteínas que tienen, como máximo, el 62% de identidad en la secuencia, y se ha convertido en el estándar de la mayoría de los programas que utilizan este tipo de matrices.<ref name=BLOSUMprimer />

BLOSUM ha demostrado actuar mejor en la puntuación de secuencias distantemente relacionadas que las otrora ampliamente usadas matrices [[PAM|Point Accepted Mutation]] (PAM).<ref name="Korf2003">{{cita libro 
|apellidos=Korf
|nombre=I et al.
|editor=O'Reilly
|título=BLAST
|año=2003 
|isbn=0-596-00299-8
|páginas=55 
|capítulo=4 - Sequence Similarity
| urlcapítulo = http://oreilly.com/catalog/blast/chapter/ch04.pdf
}}</ref>  

Para calcular una matriz BLOSUM se usa la siguiente ecuación:

<math>a_{ij}= \left( \frac{1}{\lambda} \right)\log{\left( \frac{p_{ij}}{q_i * q_j} \right)}</math>

Aquí, <math>p_{ij}</math> es la probabilidad de que dos aminoácidos <math>i</math> y <math>j</math> reemplacen uno al otro en una secuencia [[Homología (biología)|homóloga]], mientras que <math>q_i</math> y <math>q_j</math> son las probabilidades últimas de encontrar los aminoácidos <math>i</math> y <math>j</math> en cualquier secuencia de proteína de forma aleatoria.  El factor <math>\lambda</math> es un mero factor de escala para asegurar que, tras su aplicación y la de un necesario redondeo al entero más cercano, la matriz contenga valores enteros dispersos y fácilmente tratables.  De acuerdo a la definición vista, el logaritmo de la ecuación (el resultado de la ecuación, en definitiva) será positivo siempre que el cociente sea mayor de uno.  Esto significará que la probabilidad de alineamiento entre los dos aminoácidos en una determinada secuencia se dará con mayor frecuencia que la que podríamos esperar por la mera casualidad.  En resumen:  esta sustitución es ''aceptada'' (en mayor o menor grado, de acuerdo a sus resultados estadísticos) por la evolución.  Por el contrario, un logaritmo nulo o negativo implica que las sustituciones se dan al mismo (o menor) ritmo que las esperadas aleatoriamente.

===== Paquetes de Software =====
Existen varios paquetes de software en diferentes lenguajes de programación que permiten el uso fácil de las matrices Blosum.

Ejemplos son el módulo [https://pypi.org/project/blosum/ blosum] para [[Python (lenguaje de programación)|Python]], o la biblioteca [[BioJava]] para [[Java (lenguaje de programación)|Java]].

== Referencias ==
{{Listaref}}

== Enlaces externos ==
* [https://web.archive.org/web/20080919042835/http://helix.biology.mcmaster.ca/721/distance/node10.html Página sobre matrices BLOSUM]
<!--* {{cite journal | url=http://web.archive.org/web/http://informatics.umdnj.edu/bioinformatics/courses/5020/notes/BLOSUM62%20primer.pdf |pub-periódica=Nature Biotechnology | title=Where did the BLOSUM62 alignment score matrix come from? | autor=Sean R. Eddy | doi=10.1038/nbt0804-1035 | pmid=15286655}}-->
* [https://web.archive.org/web/20130328131920/http://blocks.fhcrc.org/ Servidor WWW BLOCKS]
* [https://web.archive.org/web/20070508163838/http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Education/BLASTinfo/Scoring2.html Sistemas de puntuación para BLAST en el NCBI]
* [ftp://ftp.ncbi.nih.gov/blast/matrices/ Archivos de datos de matrices BLOSUM en el servidor FTP del NCBI]

== Véase también ==
* [[Alineamiento de secuencias]]
* [[Alineamiento múltiple de secuencias]]
* [[Matriz de sustitución]]
* [[Point accepted mutation|Point accepted mutation - PAM]]

{{Control de autoridades}}
[[Categoría:Biología computacional]]
[[Categoría:Bioinformática]]
[[Categoría:Estructura de las proteínas]]
[[Categoría:Evolución]]
[[Categoría:Métodos bioquímicos]]