HMMER 是一个用于生物序列分析的软件工具,由 profile hidden Markov models(profile HMMs,profile 隐马尔可夫模型)实现序列搜索与比对方法。它主要解决两类问题:在序列数据库中寻找与查询序列同源的序列,以及制作序列比对。HMMER 经常与 Pfam、InterPro 等 profile 数据库配合使用,也可以像 BLAST 一样直接处理查询序列。软件既可下载并安装在用户自己的硬件上,以命令行工具运行,也提供由 European Bioinformatics Institute 提供的在线搜索服务器。
核心功能
基于 profile HMM 的同源序列搜索
HMMER 使用概率模型,即 profile 隐马尔可夫模型,对生物序列进行分析。它的设计目标是尽可能敏感地检测远缘同源序列,核心依据是底层概率模型的能力。HMMER 可以搜索序列数据库中的序列同源关系,并适合与 Pfam 或参与 InterPro 的多个数据库一起使用。
查询序列搜索
HMMER 不仅接受 profile 作为查询,也可以直接使用 query sequences。通过 phmmer,用户可以将蛋白质查询序列与数据库进行搜索;这种使用方式与 BLAST 处理查询序列的方式相似。官网将 phmmer 作为直接进行蛋白质查询序列搜索的示例。
迭代式序列搜索
HMMER 提供 jackhmmer,用于执行迭代搜索。官网将其列为基于查询序列进行 iterative search 的命令示例,因此除了单次的蛋白质查询序列搜索外,也可以使用该工具进行迭代式分析。
序列比对
HMMER 用于 making sequence alignments,即制作序列比对。官网将序列数据库同源搜索和序列比对并列为软件的主要用途;具体分析可通过 HMMER 的命令行工具完成,软件文档提供了 HMMER User's Guide 作为使用说明。
在线数据库搜索
除了安装在本地硬件上运行,HMMER 还可以通过 European Bioinformatics Institute 的搜索服务器使用。在线交互式服务支持针对最新的 Uniprot 数据库进行搜索,用户可从 HMMER 官网进入该搜索服务执行分析。
使用方式
HMMER 可下载源代码并安装为本地命令行工具,官网展示的最新版本为 v3.4,并提供源代码下载及旧版本归档入口。需要在线操作时,可使用 European Bioinformatics Institute 提供的交互式搜索服务,针对最新 Uniprot 数据库进行搜索。官网同时提供 HMMER User's Guide PDF 和 Documentation 页面;给定正文没有提到注册要求、自备模型 Key、API 或导入导出功能。
适用人群与场景
从官网列出的用途看,生物信息学研究者可以用 HMMER 在序列数据库中搜索同源序列,尤其关注远缘同源关系时使用其 profile HMM 概率模型。需要分析蛋白质查询序列的研究人员,可以使用 phmmer 将查询序列与数据库进行搜索;需要进行迭代式搜索的用户,可以使用 jackhmmer。使用 Pfam、InterPro 或 Uniprot 数据库开展序列研究的人员,则可以将 HMMER 与这些数据库或在线搜索服务配合使用,并用它制作序列比对。