Кіріспе
Екі молекулалық тізбектің біріктірілуінен артық – көптік тізбек біріктіру (МТБ) үш немесе одан көп биологиялық тізбектің біріктірілу процесі немесе нәтижесі болып табылады, әдетте ақуыз, ДНК немесе РНК. Бұл біріктірулер филогенетикалық талдау арқылы эволюциялық байланыстарды анықтау үшін қолданылады және тізбектер арасындағы гомологтық белгілерді анықтауға мүмкіндік береді. Біріктірулер нүктелік мутациялар (бір ғана аминқышқылы немесе нуклеотидінің өзгеруі), енгізу мутациялары және жою мутациялары сияқты мутациялық оқиғаларды көрсетеді, сондай-ақ тізбектердің сақталуын бағалауға және ақуыз домендерінің, үшіншілік құрылымдардың, екіншілік құрылымдардың және жеке аминқышқылдарының немесе нуклеотидтердің болуын және белсенділігін анықтау үшін қолданылады. Көптік тізбек біріктірулер жұптық біріктірулерге қарағанда күрделі әдістерді қажет етеді, себебі олар есептеу жағынан күрделі. Көптеген көптік тізбек біріктіру бағдарламалары жаһандық оңтайландырудың орнына эвристикалық әдістерді қолданады, өйткені орташа ұзындықтағы көптеген тізбектердің арасындағы оңтайлы біріктіруді анықтау есептеу жағынан тым қымбат. Дегенмен, эвристикалық әдістер әдетте жоғары сапалы шешімдерге кепілдік бере алмайды және сынақ жағдайларында оңтайлы шешімдерге қол жеткізе алмайтыны көрсетілген.
Multiple sequence alignment (MSA) is the process or the result of sequence alignment of three or more biological sequences, generally protein, DNA, or RNA. These alignments are used to infer evolutionary relationships via phylogenetic analysis and can highlight homologous features between sequences. Alignments highlight mutation events such as point mutations (single amino acid or nucleotide changes), insertion mutations and deletion mutations, and alignments are used to assess sequence conservation and infer the presence and activity of protein domains, tertiary structures, secondary structures, and individual amino acids or nucleotides. Multiple sequence alignments require more sophisticated methodologies than pairwise alignments, as they are more computationally complex. Most multiple sequence alignment programs use heuristic methods rather than global optimization because identifying the optimal alignment between more than a few sequences of moderate length is prohibitively computationally expensive. However, heuristic methods generally cannot guarantee high quality solutions and have been shown to fail to yield near optimal solutions on benchmark test cases.
Графикалық тәсіл
Көптік тізбектерді салыстыруды есептеудегі жалпы тәсіл – барлық мүмкін салыстыруларды анықтау үшін графтарды қолдану болып табылады. Граф арқылы салыстыру іздеу кезінде, толық салыстыру салмақталған граф ішінде жасалады, ол түйіндер мен қабырғалар жиынтығынан тұрады. Графтың әр қабырғасы белгілі бір эвристикаға негізделген салмаққа ие, ол бастапқы графтың әр салыстыруын немесе оның бөлігін бағалауға көмектеседі.
Трейсингтік сәйкестендірулер
Әрбір КТЖ үшін ең қолайлы тізілімдерді анықтағанда, әдетте, із жасалады. Із – сәйкес келетін төбелердің, яғни сәйкестендірілген және тізімделген төбелердің жиынтығы болып табылады, олардың салмағы арасында таңдалған қабырғаларға байланысты белгіленеді. Тізбектер жиынтығы үшін іздерді таңдағанда, тізбектердің ең жақсы тізілімін алу үшін максималды салмақты ізді таңдау қажет.
Түзеткіш әдістері
Бірнеше тізбекте сәйкестіктердің бағасын және дұрыстығын арттыру үшін әр түрлі баптау әдістері қолданылады. Әрбір әдіс әдетте эволюциялық процеске түсінік беретін белгілі бір эвристикаға негізделген. Көпшілігі тізбектер арасындағы қатынастарды ең жақсы болжау үшін мүмкіндігінше шынайы баптауды алуға эволюцияны қайта жасайды.
Динамикалық бағдарламалау
MSA-ны жасаудың тікелей әдісі жаһандық оптималды сәйкестендіру шешімін анықтау үшін динамикалық бағдарламалау техникасын қолданады. Ақуыздар үшін бұл әдіс әдетте екі параметрлер жиынтығын қамтиды: олқылық айыбы және аминокислоталардың химиялық қасиеттерінің ұқсастығына және мутацияның эволюциялық ықтималдығына негізделген әр мүмкін аминокислота жұбының сәйкестігіне балл немесе ықтималдық тағайындайтын алмастыру матрицасы. Нуклеотидтік тізбектер үшін ұқсас олқылық айыбы қолданылады, бірақ өте қарапайым алмастыру матрицасы, онда тек толық сәйкестіктер мен сәйкессіздіктер қарастырылады, көбінесе қолданылады. Алмастыру матрицасындағы балдар жаппай сәйкестендіру үшін толығымен оң немесе оң және теріс балдардың араласуы болуы мүмкін, бірақ жергілікті сәйкестендіру үшін оң және теріс болуы керек. n жеке тізбек үшін қарапайым әдіс стандартты жұптық тізбек сәйкестендіруінде құрылған матрицаның n өлшемді баламасын құруды қажет етеді. Осылайша іздеу кеңістігі n-нің өсуімен экспоненциалды түрде өседі және тізбек ұзындығына да күшті түрде тәуелді. Есептеу күрделілігін өлшеу үшін әдетте қолданылатын үлкен O белгішесімен көрсетілген қарапайым MSA-ны жасау үшін O(LengthNseqs) уақыт қажет. n тізбегі үшін жаһандық оптимумды табу NP-толық проблема болып табылады. 1989 жылы Каррилло-Липман алгоритміне негізделген Альтшуль n өлшемді іздеу кеңістігін шектеу үшін жұптық сәйкестендіруді қолданатын практикалық әдіс енгізді. Бұл тәсілде жұптық динамикалық бағдарламалау сәйкестендірулері сұраныс жиынтығындағы әрбір тізбек жұбы үшін орындалады және тек осы сәйкестендірулердің n өлшемді қиылысына жақын кеңістік n жолмен сәйкестендіруді іздейді. MSA бағдарламасы сәйкестендірудің әрбір позициясындағы барлық таңба жұптарының қосындысын оңтайландырады (жұптардың қосындысы деп аталады) және бірнеше тізбек сәйкестендірулерін құру үшін бағдарламалық қамтамасыз етуде іске асырылды. 2019 жылы Хоссейнинасаб пен ван Хове шешім диаграммаларын қолдану арқылы MSA-ны полиномиалдық кеңістіктегі күрделілікпен модельдеуге болатынын көрсетті. Прогрессивті сәйкестендіру ең ұқсас жұптан басталып, ең алыс туысқанға дейін жалғасқан жұптық сәйкестендірулерді біріктіру арқылы соңғы MSA-ны құрайды. Барлық прогрессивті сәйкестендіру әдістері екі кезеңді қажет етеді: бірінші кезеңінде тізбектер арасындағы қатынастар ағаш түрінде бейнеленеді, оны бағыт-бағдар ағашы деп атайды, ал екінші кезеңінде MSA бағыт-бағдар ағашына сәйкес өсетін MSA-ға тізбектерді біріктіру арқылы құрастырылады. Бастапқы бағыт-бағдар ағашы көрші қосылу немесе UPGMA сияқты тиімді кластерлеу әдісімен анықталады және екі әріпті кіші тізбектердің бірдей санына негізделген қашықтықты пайдалана алады (динамикалық бағдарламалау сәйкестендіруінің орнына FASTA-да). ClustalW филогенетикалық ағаш құрылысында кеңінен қолданылады, автордың мұндай зерттеулерде өңделмеген сәйкестендірулерді және гомологиялық модельдеу арқылы ақуыз құрылымын болжау үшін кіріс ретінде пайдаланбау керектігі туралы нақты ескертулеріне қарамастан. EMBL EBI ClustalW2 қолдану мерзімі 2015 жылдың тамызында аяқталатынын мәлімдеді. Олар Clustal Omega-ны ұсынады, ол белоктарды сәйкестендіру үшін тұқымдық бағыт-бағдар ағаштары мен HMM профильдік әдістеріне негізделген. Прогрессивті ДНҚ сәйкестендірудің баламалы құралы - MAFFT (Fast Fourier Transform арқылы бірнеше сәйкестендіру). T Coffee деп аталатын тағы бір кең таралған прогрессивті сәйкестендіру әдісі Clustal және оның туындыларынан баяу, бірақ әдетте қашықтағы тізбек жиынтықтары үшін толық сәйкестендіруді жасайды. T Coffee жұптың тікелей сәйкестігін жұптың әрбір тізбегін үшінші тізбекке сәйкестендіретін жанама сәйкестіктермен біріктіре отырып, жұптық сәйкестіктерді есептейді. Ол Clustal-дің нәтижесін, сондай-ақ екі тізбек арасындағы жергілікті сәйкестіктің бірнеше аймақтарын табатын LALIGN басқа жергілікті сәйкестендіру бағдарламасын пайдаланады. Нәтижесінде пайда болған сәйкестендіру және филогенетикалық ағаш жаңа және дәл салмақ факторларын өндіру үшін нұсқау ретінде қолданылады. Прогрессивті әдістер - бұл жалпы оптималға жинақталуы кепілденбеген эвристика, сондықтан сәйкестендіру сапасын бағалау қиын болуы мүмкін және олардың нақты биологиялық мағынасы түсініксіз болуы мүмкін. PSAlign бағдарламасында сәйкестендіру сапасын жақсартатын және полиномиалдық уақытта жұмыс істегенде жоғалтушы эвристиканы қолданбайтын жартылай прогрессивті әдіс іске асырылды.
Итерациялық әдістер
Прогрессивті әдістерге тән қателерді азайта отырып, MSА құру әдістерінің жиынтығы "итеративті" деп жіктеледі, себебі олар прогрессивті әдістерге ұқсас жұмыс істейді, бірақ жаңа тізбектерді өсіп келе жатқан MSА-ға қоса отырып, бастапқы тізбектерді қайта-қайта ретке келтіреді. Прогрессивті әдістердің жоғары сапалы бастапқы сәйкестендіруге күшті тәуелді болуының себебі – осы сәйкестендірулер әрқашан соңғы нәтижеге енгізіледі, яғни, тізбек бір рет MSА-ға сәйкестендірілгеннен кейін, оның сәйкестендіруі одан әрі қарастырылмайды. Бұл жуықтау тиімділікті арттырады, бірақ дәлдіктің есебінен. Керісінше, итеративті әдістер жоғары сапалы сәйкестендіру ұпайларын табу сияқты жалпы мақсатты функцияны оңтайландыру үшін сұраныс тізбегінің ішінен таңдалған топтарды қамтитын бұрын есептелген жұптық сәйкестендірулерге немесе суб-MSА-ларға оралуы мүмкін. PRRN/PRRP бағдарламалық пакеті MSА сәйкестендіру ұпайын оңтайландыру үшін шығу алгоритмін қолданады және сәйкестендіру салмақтарын, сондай-ақ өсіп келе жатқан MSА-ның жергілікті түрде айырмашылықтарын немесе "бос орындары" бар аймақтарын қайталап түзетуге мүмкіндік береді. PRRP бұрынғыда жылдам әдіспен жасалған сәйкестендіруді жетілдіргенде жақсы нәтижелер береді. Жеке мотивтердің сәйкестендіруі жұптық сәйкестендірудегі нүктелік матрицалық графикке ұқсас матрицалық бейнелеу арқылы жүзеге асырылады. CHAOS/DIALIGN жиынтығында жылдам жергілікті сәйкестендірулерді іргетас немесе баяу жаһандық сәйкестендіру процедурасы үшін "тұқымдар" ретінде пайдаланатын балама әдіс іске асырылған. Қашықтық өлшемі итерация кезеңдері арасында жаңартылады (бірақ, бастапқы нұсқасында MUSCLE тазарту мүмкіндігіне байланысты 2-3 итерацияны ғана қамтыды).
Консенсус әдістері
Консенсус әдістері бір реттеліктің бірнеше түрлі реттіліктеріне сәйкес келетін оңтайлы көп реттілік сәйкестігін табуға бағытталған. Ең көп қолданылатын екі консенсус әдісі – M COFFEE және MergeAlign. M COFFEE консенсус сәйкестігін жасау үшін жеті түрлі әдіспен құрылған көп реттілік сәйкестіктерін пайдаланады. MergeAlign әр түрлі тізбектік эволюция модельдері немесе көп реттілік сәйкестендірудің әр түрлі әдістерін қолданып жасалған кез келген мөлшердегі кіріс сәйкестендірулерден консенсус сәйкестендірулерді құруға қабілетті. MergeAlign үшін стандартты параметр – ақуыз реттілігінің 91 түрлі эволюция моделін пайдалана отырып жасалған сәйкестендірулер негізінде консенсус сәйкестендіруді анықтау.
Жасырын Марков үлгілері
Жасырын Марков модельдері – ықтималдық модельдер, олар ең ықтимал MSA немесе ықтимал MSA жиынтығын анықтау үшін барлық мүмкін аралықтардың, сәйкестіктердің және сәйкессіздіктердің комбинацияларына ықтималдықтарды тағайындай алады. HMM-дер ең жоғары балл беретін нәтижені шығара алады, сонымен қатар биологиялық маңыздылығы үшін бағаланатын ықтимал сәйкестендірулер отбасын да шығарады. HMM-дер жаһандық және жергілікті сәйкестендірулерді де жасайды. HMM негізделген әдістер салыстырмалы түрде жақында әзірленгенімен, олар есептеу жылдамдығының айтарлықтай жақсаруын ұсынады, әсіресе бір-бірімен үстігіп жатқан аймақтары бар тізбектер үшін. Бұл прогрессивті сәйкестендіру әдістерінен өзгеше, себебі алдыңғы тізбектердің сәйкестендіруі әрбір жаңа тізбек қосылғанда жаңартылады. Дегенмен, прогрессивті әдістер сияқты, бұл техникаға сұрау жиынтығындағы тізбектердің сәйкестендіруге енгізілу реті әсер етуі мүмкін, әсіресе тізбектер алыс туысқан болған кезде. Сондай-ақ, ұқсас, көбірек жалпылама әдіс Сүрлемді сәйкестендіру және модельдеу жүйесі (SAM) бағдарламалық құралында іске асырылған. және HMMER. SAM ақуыз құрылымын болжау үшін сәйкестендірулердің көзі ретінде CASP құрылымды болжау экспериментіне қатысу және ашытқы түрі S. cerevisiae-дегі болжамды ақуыздардың деректер базасын жасау үшін пайдаланылды. HHsearch – HMM-дерді жұптап салыстыруға негізделген, қашықтағы туысқан ақуыз тізбектерін анықтауға арналған бағдарламалық құрал. HHsearch (HHpred) сервері CASP7 және CASP8 құрылымды болжау сайыстарында 10 автоматты құрылымды болжау серверінің арасында ең жылдам болды.
Филогенезияға бейімделген әдістер
Көптеген бірнеше реттілік сәйкестендіру әдістері енгізулер/өшірулер санын (аралықтарды) азайтуға тырысады және нәтижесінде тығыз сәйкестендірулерді жасайды. Бұл, егер сәйкестендірілетін тізбектерде гомолог емес аймақтар болса, немесе аралықтар филогенетикалық талдауда маңызды ақпаратты білдірсе, бірнеше проблемаларды тудырады. Мұндай проблемалар жаңадан дайындалған, нашар түсіндірілген реттіліктерде жиі кездеседі, оларда кадрлық қателер, бұрыс домендер немесе гомолог емес біріктірілген экзондар болуы мүмкін. Мұндай алғашқы әдіс 2005 жылы Löytynoja және Goldman жасаған. Сол авторлар 2008 жылы PRANK деп аталатын бағдарламалық пакетті шығарды. PRANK ендірулер болған кезде сәйкестендірулерді жақсартады. Дегенмен, ол прогрессивті және/немесе итеративті әдістерге қарағанда баяу жұмыс істейді, ал бұл әдістер бірнеше жыл бойы дамып келеді. 2012 жылы екі жаңа филогенетикалық құрал пайда болды. Олардың бірі – PAGAN, оны PRANK жасаған команда дамытты. Екіншісі – Szalkowski жасаған ProGraphMSA. Екі бағдарламалық пакет те тәуелсіз түрде жасалды, бірақ ортақ ерекшеліктері бар, атап айтқанда, гомолог емес аймақтарды жақсырақ анықтау үшін графикалық алгоритмдерді пайдалану және кодты жақсарту арқасында бұл бағдарламалық пакеттер PRANK-тен жылдам жұмыс істейді.
Дәлелді анықтау
Мотивтерді табу, сонымен қатар профильдік талдау деп аталады, – бұл жаһандық көптік реттіліктерді салыстыруда (MSA) реттілік мотивтерін анықтау әдісі. Бұл әдіс жақсырақ MSA жасауға, сондай-ақ басқа реттіліктерде ұқсас мотивтерді іздеу үшін ұпайлау матрицасын құруға мүмкіндік береді. Мотивтерді оқшаулау үшін әртүрлі әдістер әзірленді, бірақ олардың барлығы үлкенірек сәйкестендіру ішінде қысқа, жоғары сақталған үлгілерді анықтауға және аминқышқылы немесе нуклеотидтік құрамын көрсететін, алмастыру матрицасына ұқсас матрица құруға негізделген. Осы матрицаларды пайдалану арқылы сәйкестендіруді жақсартуға болады. Стандартты профильдік талдауда матрицаға барлық мүмкін символдарға, сондай-ақ бос орындарға арналған жазбалар кіреді. Блоктық бағалау әдетте жоғары жиіліктегі символдардың арақашықтығына, нақты алмастыру матрицасын есептеуге емес, сүйенеді. Статистикалық үлгілерді сәйкестендіру күтуді максимизациялау алгоритмі және Гиббс үлгілеушісін пайдалану арқылы іске асырылды. Ең көп қолданылатын мотивтерді табу құралдарының бірі – MEME, ол күтуді максимизациялау және жасырын Марков әдістерін пайдаланады. Содан кейін оның серігі MAST, біріктірілген MEME/MAST жиынтығында іздеу құралы ретінде қолданылады.
Кодталмаған бірнеше реттілік сәйкестендіру
Кодтауыш емес ДНК аймақтары, әсіресе транскрипция факторларын байлау орындары (ТФБС), сақталады, бірақ міндетті түрде эволюциялық байланысты емес, және ортақ емес ата-тектік шежірелерден пайда болуы мүмкін. Сондықтан, ақуыз тізбектерін және ДНК кодтау аймақтарын салыстыру үшін қолданылатын қағидалар, ТФБС тізбектері үшін қолданылатын қағидалардан өзгеше. Мутация операторларын қолдана отырып, гомологты тізбектердің ДНК кодтау аймақтарын салыстыру мағыналы болғанымен, бірдей транскрипция факторының байлау орындары тізбектерін салыстыру эволюциялық байланысты мутациялық операцияларға сүйене алмайды. Сол сияқты, нүктелік мутациялардың эволюциялық операторы кодтау тізбектері үшін өңдеу қашықтығын анықтау үшін қолданылуы мүмкін, бірақ бұл ТФБС тізбектері үшін маңызсыз, себебі кез келген тізбек өзгерісі байлау орнының жұмыс істеуі үшін белгілі бір дәрежедегі ерекшелікті сақтауы керек. Бұл, әсіресе, белгілі ТФБС тізбектерін, сол ТФБС-тің белгісіз орналасуын болжауға арналған бақыланатын модельдерді құру үшін салыстыруға тырысқанда маңызды болады. Сондықтан, көп тізбекті салыстыру әдістері, жарияланған жұмыста қолданылғандай, негізгі эволюциялық гипотезаны және операторларды түзетуі керек, онда байлау орындарын салыстыру үшін жақын жатқан базалардың термодинамикалық ақпаратын қоса отырып, байлау орнының ерекшелігін сақтайтын ең төмен термодинамикалық сәйкестікті табу қажет.
Генетикалық алгоритмдер және симуляциялық оттану
Компьютерлік ғылымдағы стандартты оңтайландыру әдістері – екеуі де физикалық процестерден шабыттанған, бірақ оларды тікелей қайталай бермейді – сапалы MSA-ны тиімдірек өндіру үшін де қолданылған. Мұндай әдістердің бірі – генетикалық алгоритмдер, бұл әдіс сұраныс жиынтығының әртүрлілігіне себеп болған деп есептелетін эволюциялық процесті модельдеуге тырысады. Әдіс бірнеше мүмкін MSA-ны фрагменттерге бөліп, оларды әртүрлі орындардағы аралықтарды енгізу арқылы қайта-қайта орналастыру арқылы жұмыс істейді. Модельдеу кезінде жалпы мақсатты функция оңтайландырылады, көбінесе динамикалық бағдарламалауға негізделген MSA әдістерінде қолданылатын "жұптардың қосындысын максимизациялау" функциясы. Бұл техника ақуыз тізбектері үшін SAGA (Sequence Alignment by Genetic Algorithm) бағдарламасында жүзеге асырылған, ал РНК үшін оның баламасы RAGA деп аталады. Симуляциялық оттепелеу әдісі, басқа әдіспен жасалған MSA-ны кіріс сәйкестендіруінен жақсы сәйкестендіру кеңістігін табуға бағытталған қайта орналастырулар сериясы арқылы жетілдіруге мүмкіндік береді. Генетикалық алгоритм әдісі сияқты, симуляциялық оттепелеу де жұптардың қосындысы сияқты мақсатты функцияны максимизациялайды. Симуляциялық оттепелеу қайта орналастыру жылдамдығын және әрбір қайта орналастырудың ықтималдығын анықтайтын метафоралық "температуралық факторды" қолданады; әдетте, жоғары қайта орналастыру жылдамдығының (сәйкестендіру кеңістігінің алыс аймақтарын зерттеу үшін) және салыстырмалы түрде төмен ықтималдығы бар кезеңдер, төменгі жылдамдықпен және жоғары ықтималдығы бар кезеңдермен ауыстырылады, бұл жаңадан "мекенделген" аймақтардың жанындағы жергілікті минимумдарды толығырақ зерттеуге мүмкіндік береді. Бұл тәсіл MSASA (Multiple Sequence Alignment by Simulated Annealing) бағдарламасында іске асырылған.
Математикалық бағдарламалау және нақты шешімдер алгоритмдері
Математикалық бағдарламалау, әсіресе аралас бүтін сандық бағдарламалау модельдері, MSA мәселелерін шешудің тағы бір жолы болып табылады. Мұндай оңтайландыру модельдерінің артықшылығы – оларды дәстүрлі динамикалық бағдарламалау (DP) әдісіне қарағанда оңтайлы MSA шешімін табу үшін тиімдірек қолдануға болады. Бұл, ішінара, математикалық бағдарламаларға ыдырату техникаларын қолдану мүмкіндігіне байланысты, онда MSA моделі кішірек бөліктерге бөлініп, оңтайлы шешім табылғанша қайта-қайта шешіледі. MSA аралас бүтін сандық бағдарламалау модельдерін шешу үшін қолданылатын мысал алгоритмдерге тармақталу және бағалау (branch and price) және Бендерс ыдырату жатады.
Бөлшектік сәйкестікті визуализациялау және сапаны бақылау
Көптік сәйкестендіру үшін эвристиканы қолдану, кез келген ақуыз жиынтығы үшін сәйкестендіруде қателер болу ықтималдығын жоғарылатады. Мысалы, BAliBase эталондық жинағын пайдаланып бірнеше жетекші сәйкестендіру бағдарламаларын бағалау кезінде, сәйкестендірілген аминқышқылдарының кемінде 24% дұрыс емес сәйкестендірілгені анықталды. Бұл қателер тізбектердің біріне немесе бірнешесіне ерекше енгізілімдердің болуынан немесе ақуыздарды тізбек бойынша ғана оңай сәйкестендіруге мүмкіндік бермейтін күрделі эволюциялық процестерден туындауы мүмкін. Тізбектердің саны мен олардың арасындағы айырмашылықтар артқан сайын, MSA алгоритмдерінің эвристикалық табиғатынан туындаған қателер көбейеді. Көптік тізбек сәйкестендіру қарастырушылары сәйкестендірулерді визуалды түрде тексеруге мүмкіндік береді, көбінесе екі немесе одан көп тізбектегі функционалдық орындарға сәйкестендіру сапасын қарастыру арқылы. Көптеген бағдарламалар осы (әдетте шағын) қателерді түзету үшін сәйкестендіруді өңдеуге де мүмкіндік береді, нәтижесінде филогенетикалық талдау немесе салыстырмалы модельдеу үшін қолдануға жарамды оңтайлы "құрастырылған" сәйкестендіру алынады. Дегенмен, тізбектер санының артуы және әсіресе геномдық зерттеулерде, көптеген MSA-ны қамтитын жағдайларда, барлық сәйкестендірулерді қолмен өңдеу мүмкін емес. Сонымен қатар, қолмен өңдеу субъективті болып табылады. Соңында, тіпті ең тәжірибелі сарапшы да жоғары айырмашылығы бар тізбектердің ең күмәнді жағдайларын сенімді түрде сәйкестендіре алмайды. Мұндай жағдайларда, сенімсіз сәйкестендірілген аймақтарды MSA-дан жою үшін автоматты процедураларды қолдану кең таралған. Филогенезді қайта құру мақсатында (төменде қараңыз), Gblocks бағдарламасы сәйкестендіру бағандарындағы аралықтардың санына байланысты әртүрлі шекті мәндерге сәйкес, сапасы төмен болуы мүмкін сәйкестендіру блоктарын жою үшін жиі қолданылады. Алайда, бұл критерийлер енгізілім/жойылған оқиғалары бар аймақтарды шамадан тыс сүзуі мүмкін, олардың сенімді сәйкестендірілуі мүмкін, және бұл аймақтар оң таңдауды анықтау сияқты басқа мақсаттар үшін қажет болуы мүмкін. Кейбір сәйкестендіру алгоритмдері жоғары сенімді аймақтарды таңдауға мүмкіндік беретін сайтқа тән бағаларды шығарады. Мұндай мүмкіндікті алғаш рет SOAP бағдарламасы ұсынды, ол CLUSTALW сәйкестендіру бағдарламасының параметрлеріндегі өзгерістерге қатысты әр бағанның тұрақтылығын тексереді. T Coffee бағдарламасы соңғы MSA құрылымында сәйкестендірулер кітапханасын пайдаланады, ал оның шығыс MSA-сы әр сәйкестендірілген қалдыққа қатысты кітапханадағы әртүрлі сәйкестендірулер арасындағы келісімді көрсететін сенімділік бағасына сәйкес түсті болады. Оның кеңейтімі, TCS (Transitive Consistency Score), кез келген үшінші тараптың MSA-сын бағалау үшін T Coffee кітапханаларын жұптық сәйкестендіру үшін пайдаланады. Жұптық проекциялар жылдам немесе баяу әдістерді қолдана отырып жасалуы мүмкін, бұл жылдамдық пен дәлдік арасындағы теңгерімділікті қамтамасыз етеді. MSA-ны сенімділік бағаларымен шығаратын тағы бір сәйкестендіру бағдарламасы - FSA, ол сәйкестендірудегі белгісіздікті есептеуге мүмкіндік беретін статистикалық модельді қолданады. HoT (Heads Or Tails) бағасы бірнеше оңтайлы шешімдердің болуына байланысты сайтқа тән сәйкестендірудің белгісіздігін өлшеу үшін қолданылуы мүмкін. GUIDANCE бағдарламасы прогрессивті сәйкестендіру бағдарламаларында қолданылатын бағыт-бағдар ағашының белгісіздігіне қатысты сәйкестендірудің тұрақтылығына негізделген ұқсас сайтқа тән сенімділік өлшемін есептейді. Сәйкестендіру белгісіздігін бағалаудың тағы бір, статистикалық тұрғыдан негізделген тәсілі - филогенез бен сәйкестендіруді бірлесіп бағалау үшін ықтималдық эволюциялық модельдерді пайдалану. Байестік тәсіл бағаланған филогенез бен сәйкестендірудің кейінгі ықтималдықтарын есептеуге мүмкіндік береді, бұл осы бағалауларға сенімділіктің өлшемі болып табылады. Бұл жағдайда, сәйкестендірудегі әрбір орын үшін кейінгі ықтималдық есептелуі мүмкін. Мұндай тәсіл BAli Phy бағдарламасында жүзеге асырылды. Көптік тізбек сәйкестендірулерді визуализациялауға арналған тегін бағдарламалар бар, мысалы Jalview және UGENE.
Филогенетикалық қолдану
Филогенетикалық ағаш құру үшін көптік тізбектерді салыстыру қолданылуы мүмкін. Мұның екі себебі бар. Біріншісі, түсіндірілген тізбектердегі белгілі функционалдық домендер, түсіндірілмеген тізбектерде салыстыру үшін пайдаланылуы мүмкін. Екіншісі, функционалдық тұрғыдан маңызды деп танылған сақталған аймақтарды табуға болады. Бұл көптік тізбектерді салыстыру арқылы тізбектер арасындағы гомология арқылы эволюциялық байланыстарды талдауға және анықтауға мүмкіндік береді. Нүктелік мутациялар және енгізу немесе жою оқиғалары (инделдер деп аталады) анықталуы мүмкін. Көптік тізбектерді салыстыру функционалдық маңызды орындарды, мысалы, байланысу орындарын, активті орындарын немесе басқа маңызды функцияларға сәйкес келетін орындарды сақталған домендерді анықтау арқылы анықтау үшін де қолданылуы мүмкін. Көптік тізбектерді салыстырған кезде, тізбектерді салыстыру кезінде тізбектердің әртүрлі аспектілерін қарастыру пайдалы. Бұл аспектілерге сәйкестік, ұқсастық және гомология жатады. Сәйкестік дегеніміз, тізбектердің тиісті орналарында бірдей қалдықтары бар екендігін білдіреді. Ал ұқсастық, салыстырылатын тізбектердің сан жағынан ұқсас қалдықтарға ие болуымен байланысты. Мысалы, нуклеотидтік тізбектерде пиримидиндер, пуриндер сияқты бір-біріне ұқсас деп есептеледі. Ұқсастық, нәтижесінде гомологияға алып келеді, яғни тізбектер неғұрлым ұқсас болса, олар гомолог болуға соғұрлым жақын болады. Мұндай тізбектердің ұқсастығы ортақ ата-текті табуға көмектеседі.