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序列比对工具用户指南
2026-11-10 | iCyagen Team (iCyagen 团队)
ClustalW
序列比对
序列比对是生物信息学中的关键操作，可用于研究基因功能、进化关系和疾病相关序列。本工具基于 MAFFT 和 ClustalW 多序列比对算法，支持核酸或氨基酸序列的双序列与多序列比对，并展示保守位点、序列差异和已知来源的结构注释。
工具简介
序列比对是生物信息学中的关键操作，可用于研究基因功能、进化关系和疾病相关序列。本工具基于 ClustalW 全局比对算法，支持核酸或氨基酸序列的双序列与多序列比对，并展示保守位点、序列差异和已知来源的结构注释。
操作说明
1. 选择比对类别
选择"核酸序列"或"氨基酸序列"。同一任务仅使用一种比对类别。成功添加第一条序列后，未选中的类别无法点选。删除全部序列或重置清空后可重新选择，保留当前类别。
2. 添加序列
点击"添加序列"。选择"从数据库检索"或"自定义输入"。
从数据库检索
- 输入基因名称或 NCBI ID。根据物种、基因名和别称选择基因。
- 选择序列类型。核酸类别支持 mRNA、CDS 和 pre-mRNA；氨基酸类别固定为蛋白序列。
- 选择转录本。列表显示对应 ID 及来源标记。"MANE"表示 MANE Select；"MANE Plus Clinical"表示补充的临床转录本。
- 如果选择 pre-mRNA，请选择"完整序列"、一个 Exon 或一个 Intron。每次只能选择一个范围。
- 查看选中序列和长度。需要核对来源时，点击"在「序列查看」中查看来源序列"。
- 点击"确认添加"。
图 1. 从数据库选择序列
自定义输入
- 粘贴一条纯序列，或粘贴多条 FASTA 记录。
- 输入多条序列时，在每条序列前添加">名称"。同一标题下的序列行自动合并。无标题文本整体作为一条序列，并自动命名。
- 检查解析预览中的名称、序列、长度和状态。先修正所有错误，再点击"保存"。
图 2. 自定义输入与解析预览
3. 开始比对
添加 2–15 条序列后，检查待比对列表。点击条目可修改输入；点击删除按钮可移除条目。确认输入无误后，点击"开始"。结果在新标签页打开。
输入规则与限制
按下列要求准备输入。出现错误时，修改对应记录。工具保留输入，不自动截短序列或丢弃超量记录。
- 条数： 每个任务添加 2–15 条序列。不足 2 条时，"开始"按钮置灰。批量输入超过剩余容量时，整批留在弹窗中，保留原输入，减少条数后才能正常添加。
- 长度： 每条核酸序列不超过 60,000 nt。每条氨基酸序列不超过 20,000 aa。
- 名称： 400 字符以内。按 ASCII 字符计 1、其他字符计 2，总计不超过 400；名称不得重复，不区分大小写，忽略首尾空白。
- 核酸字符： 仅使用 A、T、C、G、N。允许输入 U；工具将 U 转为 T。
- 氨基酸字符： 仅使用标准 20 种氨基酸单字母代码及 X：A、C、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、Y、X。
- 终止标记： 氨基酸序列末尾可带一个 *，但不允许在序列内部输入 *，也不允许在末尾输入多个 *。
- 排版： 工具统一字母大小写，并移除空格、制表符和换行。
结果解读
比对图中，每一行代表一条序列，每一列代表比对后相互对应的位置。可结合统计指标与保守性符号，判断序列的一致程度及差异分布。
图 3. 核酸双序列比对结果示例
图 4. 氨基酸双序列比对结果示例
1. 统计指标
| 指标 | 含义 |
|---|---|
| 一致性（Identity） | 对应位置的碱基或氨基酸完全相同的列数，占比对总列数的比例。数值越高，表示本次比对中完全相同的位置越多。 |
| 相似性（Similarity） | 仅用于氨基酸序列。将完全一致、强相似及弱相似的列数相加，再除以比对总列数。它反映氨基酸在序列或理化性质上的接近程度，不直接代表蛋白质功能相同。 |
| 空位（Gaps） | 含有空位的列数，占比对总列数的比例。空位以 − 表示，是算法为对齐序列引入的占位符，不是碱基或氨基酸。 |
上述比例的分母均包含空位列。例如，一致性为 54.24%（32 / 59），表示 59 个比对位置中有 32 个完全一致。相似性包含一致性，不要将两者相加。
这些统计用于双序列比对；多序列比对通过下列符号解读各列的保守性。
2. 保守性符号与颜色
氨基酸即使字母不同，也可能具有相近的理化性质，例如疏水性或电荷。Clustal 使用 : 和 . 区分强相似与弱相似。
| 符号 | 含义 | 背景颜色 |
|---|---|---|
| * | 完全一致：该列所有序列的碱基或氨基酸均相同。 | 白色 |
| : | 强相似：氨基酸虽不完全相同，但属于 Clustal 定义的同一强相似性质组。 | 极浅紫色 |
| . | 弱相似：未达到强相似条件，但属于同一弱相似性质组。 | 浅紫色 |
| 无符号 | 差异：该列未达到上述一致或相似条件，或包含空位。不表示所有序列在该列都两两不同。 | 较深紫色 |
| − | 空位：用于对齐的占位符。可能与序列间的插入或缺失差异有关，仅凭空位不能判断哪条序列发生了插入或缺失。 | 较深紫色 |
强相似和弱相似仅适用于氨基酸序列；核酸序列仅区分完全一致与差异。含空位的列不显示 *、: 或 .。
3. UTR 与 CDS 注释
- UTR（非翻译区）： 位于 mRNA 编码区两侧、不编码氨基酸的区域，以浅绿色下沿标示。
- CDS（编码区）： 参与蛋白质编码的核酸区段，以深绿色下沿标示。
这些标记来自已知来源序列的结构注释，与比对底色表示的保守程度无关；自定义序列不推测 UTR 或 CDS。
4. 位置坐标
- 比对位置（Alignment position）： 比对后的列号，包含新增的空位。
- 序列位置（Sequence position）： 实际输入序列或所选片段中的位置，从 1 开始计数，不包含空位。
例如，原序列 ACG 比对后为 A−CG，其中 C 的比对位置为 3，序列位置为 2。空位没有对应的序列位置，显示为"—"。