FPGA-basierter Protein- und DNA-Sequenzvergleich zur optimierten Datenbanksuche mit dem BLAST-Algorithmus

Abstract

Im Bereich der Bioinformatik und insbesondere der Genforschung ist die Suche nach lokalen Übereinstimmungen in Gensequenzen (engl. local alignment) von wichtiger Bedeutung. Die Anzahl und Größe der in den Gendatenbanken hinterlegten Sequenzen wächst jedoch rasant an, sodass die Suchgeschwindigkeit von kritischer Bedeutung ist. Für die Suche lokaler Übereinstimmungen zwischen einer Such-und einer Datenbanksequenz wird üblicherweise der BLAST Algorithmus (Basic Local Alignment Search Tool) eingesetzt. In dieser Arbeit wird eine Implementierung des BLAST Algorithmus in einer baumartigen Hardwarestruktur auf einem FPGA vorgestellt. Die Vorund Nachteile dieser Implementierung gegenüber einer konventionellen Umsetzung des Algorithmus in Software werden gezeigt und analysiert. Abschließend wird ein Ausblick darauf gegeben, wie die bestehenden Einschränkungen der vorgestellten Lösung aufgehoben werden können.