blastx はクエリー配列が核酸で、それをアミノ酸配列に翻訳してから、タンパク質データベースに対して相同性検索を行うプログラムである。翻訳に関してフレームシフトを考慮して 3 通り、さらにクエリー配列の左から読むのと、右から読むのと 2 通りがあり、合計 6 通りの翻訳が行われる。

データベースを作成

マウスのタンパク質を例にする。マウスのタンパク質データは Ensembl (FTP) からダウンロードできる。この例では Mus_musculus.GRCm38.70.pep.all.fa.gz をダウンロードして、データベースの作成に用いる。ダウンロードしたファイルは gzip で圧縮されているので、まずこれを展開する。

gunzip Mus_musculus.GRCm38.70.pep.all.fa.gz

次に、ここで得た FASTA ファイルを makeblastdb コマンドに与えて、blast 用のデータベースを作成する。ここでは、データベースの名前を MusProtDB と命名している。データベースの名前は任意に付けることができる。また、データベース化する配列がアミノ酸配列であることを示すために、-dbtype prot を指定する。

makeblastdb -in Mus_musculus.GRCm38.70.pep.all.fa -dbtype prot -out MusProtDB -parse_seqids

makeblastdb の実行が終了すると、ディレクトリに「MusProtDB.phr」、「MusProtDB.pog」、「MusProtDB.psi」、「MusProtDB.pin」、「MusProtDB.psd」、「MusProtDB.psq」のファイルが生成される。これらすべて合わせてデータベースとなる。

blastx による相同性検索

データベースを作成したのちに、そのデータベースに対して検索を行うことができるようになる。検索キーワードとして、次のような入力配列（クエリー配列）を用意し、FASTA ファイル（query.nucl.fa）に保存する。

>unknown
TCTTATTGACAGTGTCTTTTGCCTTACAGAAGCTTTGCAATTTTATAAATTTGT
CAATTCTCGATCTTAGAGCATAAGTACTGTTCTATTCAGGAATTTTTCCCCTAC
CAATATCTTCAAGGCTTTCCCCCACTTCTCCTCGTTTCACTGTCTCTGGTTTTA
TGTGCAGTTCCTTAATCCACTTAGATTTGACCTTAGTACAAGGAGATAGATCAA
TTCACGTTCTTCTACATGATAACCACCAGTTGGGCCATCATCATTTGTTGAA

次に、blastx にデータベースのパス（-db）、クエリー配列のファイルのパス（-query）、そして出力結果を保存するファイルのパス（-out）を指定して、検索を行う。

blastx -db MusProtDB -query query.nucl.fa -out result.txt

相同性検索の結果

blastx が正しく実行されると、ディレクトリに result.txt が生成される。result.txt の中身に検索結果が保存されている。

BLASTX 2.2.28+

Reference: Stephen F. Altschul, Thomas L. Madden, Alejandro A.
Schaffer, Jinghui Zhang, Zheng Zhang, Webb Miller, and David J.
Lipman (1997), Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of
protein database search programs, Nucleic Acids Res. 25:3389-3402.

Database: Mus_musculus.GRCm38.70.pep.all.fa
           50,877 sequences; 22,940,597 total letters

Query= unknown

Length=268
                                                                      Score     E
Sequences producing significant alignments:                          (Bits)  Value

lcl|ENSMUSP00000137325  pep:known chromosome:GRCm38:16:3945007:39...  27.7    1.6  
lcl|ENSMUSP00000137628  pep:known chromosome:GRCm38:16:3945610:39...  27.7    1.8  

blastx で利用できるオプション

blastx は以下のようなオプションを利用できる。