序列分析軟件DNAMAN_的使用方法中文

1、精選課件1序列分析軟件序列分析軟件DNAMAN 的的使用方法簡介使用方法簡介 饒志明饒志明 博士/教授 博士生導師江南大學生物工程學院工業(yè)微生物中心江南大學生物工程學院工業(yè)微生物中心江南大學工業(yè)生物技術教育部重點實驗室江南大學工業(yè)生物技術教育部重點實驗室E-mail: 精選課件2nDNAMAN 是一種常用的核酸序列分析是一種常用的核酸序列分析軟件。由于它功能強大，使用方便，已軟件。由于它功能強大，使用方便，已成為一種普遍使用的成為一種普遍使用的DNA 序列分析工具。序列分析工具。 精選課件3打開打開DNAMAN，可以看到如下界面：，可以看到如下界面：n 第一欄為主菜單欄。除了幫助菜單外，有十第

2、一欄為主菜單欄。除了幫助菜單外，有十個常用主菜單，個常用主菜單，n第二欄為工具欄：第二欄為工具欄：n第三欄為瀏覽器欄：第三欄為瀏覽器欄： 在瀏覽器欄下方的工作在瀏覽器欄下方的工作區(qū)左側，可見區(qū)左側，可見Channel 工具條，工具條，DNAMAN 提提供供20 個個Channel，點擊，點擊Channel 工具條上相工具條上相應的數字，即可擊活相應的應的數字，即可擊活相應的Channel。n每個每個Channel 可以裝入一個序列。將要分析可以裝入一個序列。將要分析的序列（的序列（DNA 序列或氨基酸序列）放入序列或氨基酸序列）放入Channel 中可以節(jié)約存取序列時間，加快分中可以節(jié)約存取序

3、列時間，加快分析速度。析速度。精選課件4精選課件5如何使用如何使用DNAMAN 分析序列分析序列 n1將待分析序列裝入將待分析序列裝入Channel n通過通過File Open 命令打開待分析序列文件，則命令打開待分析序列文件，則打開的序列自動裝入默認打開的序列自動裝入默認Channel。n通過通過Sequence/Load Sequence 菜單的子菜菜單的子菜單打開文件或將選定的部分序列裝入單打開文件或將選定的部分序列裝入Channel 。n通過通過Sequence/Current Sequence/Analysis Defination 命令打開命令打開一個對話框，通過此對話框可以設定

4、序列的性一個對話框，通過此對話框可以設定序列的性質（質（DNA 或蛋白質），名稱，要分析的片段或蛋白質），名稱，要分析的片段等參數。等參數。精選課件62 以不同形式顯示序列以不同形式顯示序列 n通過通過Sequence/Display Sequence 命令打開對話框，命令打開對話框，n根據不同的需要，可以選擇顯示不同的根據不同的需要，可以選擇顯示不同的序列轉換形式。序列轉換形式。n對話框選項說明如下：對話框選項說明如下：nSequence &Composition 顯示序列和顯示序列和成分成分 精選課件72 以不同形式顯示序列以不同形式顯示序列nReverse Complement Sequ

5、ence 顯示待分顯示待分析序列的反向互補序列析序列的反向互補序列 nReverse Sequence 顯示待分析序列的反向顯示待分析序列的反向序列序列 nComplement Sequence 顯示待分析序列的顯示待分析序列的互補序列互補序列 nDouble Stranded Sequence 顯示待分析序顯示待分析序列的雙鏈序列列的雙鏈序列 nRNA Sequence 顯示待分析序列的對應顯示待分析序列的對應RNA 序列序列精選課件83DNA 序列的限制性酶切位點分析序列的限制性酶切位點分析n將待分析的序列裝入將待分析的序列裝入Channel，點擊要分析的，點擊要分析的Channel，然后

6、通過，然后通過Restriction/Analysis 命令打開命令打開對話框，對話框，n參數說明如下：參數說明如下：nResults 分析結果顯示分析結果顯示n其中包括：其中包括：nShow summary（顯示概要）（顯示概要） nShow sites on sequence（在結果中顯示酶切位點）（在結果中顯示酶切位點） nDraw restriction map（顯示限制性酶切圖）（顯示限制性酶切圖）nDraw restriction pattern（顯示限制性酶切模式圖）（顯示限制性酶切模式圖） 精選課件93DNA 序列的限制性酶切位點分析序列的限制性酶切位點分析nIgnore en

7、zymes with more than（忽略大于某設（忽略大于某設定值的酶切位點）定值的酶切位點）nIgnore enzymes with less than（忽略小于某設定（忽略小于某設定值的酶切位點）值的酶切位點）nTarget DNA （目標（目標DNA 特性）特性） nCircular（環(huán)型（環(huán)型DNA），），ndam/dcm methylation（dam/dcm 甲基化）甲基化）nall DNA in Sequence Channel（選擇此項，在（選擇此項，在Sequence Channel 中的所有序列將被分析，如果選中的所有序列將被分析，如果選擇了擇了Draw restri

8、ction pattern，那么當所有的，那么當所有的channel 中共有兩條中共有兩條DNA 時，則只能選擇兩個酶分時，則只能選擇兩個酶分析，如果共有三個以上析，如果共有三個以上DNA 時，則只能用一個酶分時，則只能用一個酶分析。）析。）精選課件10n選擇所需的項目，然后按提示操作點擊按扭，出現下選擇所需的項目，然后按提示操作點擊按扭，出現下列對話框：列對話框： n參數說明如下：參數說明如下： nEnzymen代表（代表（enzyme data file），點擊旁邊的下拉按鈕，），點擊旁邊的下拉按鈕，出現兩個默認選項，出現兩個默認選項，restrict.enz 和和dnamane.enz，

9、 n如果添加過自制的酶列表，則附加顯示自制酶列表文如果添加過自制的酶列表，則附加顯示自制酶列表文件名。件名。n其中其中restrict.enz 數據文件包含數據文件包含180 種限制酶，種限制酶，dnamane.enz 數據文件包含數據文件包含2524 種限制酶。種限制酶。n選擇其中一個數據文件，相應的酶在左邊的顯示框中選擇其中一個數據文件，相應的酶在左邊的顯示框中列出（按酶名稱字母表順序），鼠標雙擊酶名稱，則列出（按酶名稱字母表順序），鼠標雙擊酶名稱，則對應的酶被選中，在右邊空白框中列出。對應的酶被選中，在右邊空白框中列出。精選課件11n要自制酶切列表，可以從左邊酶列表中雙擊鼠標選擇多種酶（

10、例要自制酶切列表，可以從左邊酶列表中雙擊鼠標選擇多種酶（例如如puc18 multiple cloning sites），），n然后點擊按鈕出現下列對話框：然后點擊按鈕出現下列對話框：n輸入要保存酶列表的文件名，點擊按鈕即可保存。自制酶列表可輸入要保存酶列表的文件名，點擊按鈕即可保存。自制酶列表可以方便分析特定的酶切位點。以方便分析特定的酶切位點。nCutter 酶切識別序列長度；酶切識別序列長度；nEnd 酶切產生的末端，其中包括，酶切產生的末端，其中包括，nBlunt（平頭末端），（平頭末端），n5Overhang（5突出粘性末端）突出粘性末端）,n3Overhang(3突出粘性末端突出粘

11、性末端)，n系統(tǒng)根據系統(tǒng)根據cutter 和和end 的設定情況的設定情況,在左邊酶列表中顯示符合條在左邊酶列表中顯示符合條件的酶。最后，點擊按鈕執(zhí)行操作。件的酶。最后，點擊按鈕執(zhí)行操作。精選課件124DNA 序列比對分析序列比對分析（Dot Matrix Comparision）n要比較兩個序列，可以使用要比較兩個序列，可以使用DNAMAN 提供的序列比對工具提供的序列比對工具Dot Matrix Comparision （點矩陣比較）通過（點矩陣比較）通過Sequense/Dot matrix comparision 命令打開比對界面，命令打開比對界面， n點擊對比界面左上角的按鈕，出現下

12、列點擊對比界面左上角的按鈕，出現下列對話框：對話框： 精選課件13參數說明如下： nSequence type 序列類型序列類型 nSequence 1 參加比對的第一序列選擇框，框內選項參加比對的第一序列選擇框，框內選項說明如下：說明如下：n如果要比對的序列在如果要比對的序列在Channel 中，點擊下拉箭頭，選中，點擊下拉箭頭，選擇相應的擇相應的Channel，則被選中的，則被選中的Channel 中的序列作中的序列作為參加比對的第一序列；為參加比對的第一序列；n也可以從文件夾中選擇參加比對的序列，在也可以從文件夾中選擇參加比對的序列，在File 選擇選擇框上點擊即可。通過框上點擊即可。通

13、過Length 選擇參加比對的序列片選擇參加比對的序列片段。段。nSequence 2 參加比對的第二序列選擇框；選項說明參加比對的第二序列選擇框；選項說明同上同上 nShow Sequence 選擇此項，當同源性大于設定值時，選擇此項，當同源性大于設定值時，將顯示同源性；將顯示同源性； 精選課件14nAnnotations 是否顯示注釋是否顯示注釋 nComparision 比對參數，比對參數，n其中其中Window 代表代表Window size（單位比對長度），（單位比對長度），nMismatch 代表代表Mismatch size（單位比對長度中許（單位比對長度中許可的錯配值）要快速比

14、對，需將此項設為可的錯配值）要快速比對，需將此項設為0。nBoth stran 代表代表Both strand（雙鏈比對）選擇此項，（雙鏈比對）選擇此項，是指用是指用Sequence 2 中的序列的正鏈和負鏈分別和中的序列的正鏈和負鏈分別和Sequence 1 比較。比較。nSequence 2 正鏈與正鏈與Sequence 1 比較結果用黑色點比較結果用黑色點表示，表示，Sequence 2 負鏈比對結果用紅色點表示。負鏈比對結果用紅色點表示。 精選課件15nPlot box 點陣圖表顯示參數，點陣圖表顯示參數，nPosition（起點坐標）（起點坐標）nWidth（寬度值）（寬度值）nHe

15、ight（高度值）（高度值）nFrame size（邊框線粗度值）（邊框線粗度值）nDot size（點粗度值）（點粗度值）nGridline（虛線框數）。（虛線框數）。 n參數設定好后，點擊按鈕執(zhí)行操作。參數設定好后，點擊按鈕執(zhí)行操作。 精選課件165序列同源性分析序列同源性分析n（1）兩序列同源性分析）兩序列同源性分析n通過通過Sequence/Two Sequence Alignment 命令打命令打開對話框，如下所示：開對話框，如下所示： n參數說明如下：參數說明如下： nAlignment method 比對方法，比對方法，n通?？蛇x通?？蛇xQuick(快速比對快速比對)或或Smit

16、h&Waterman(最最佳比對佳比對)，n當選擇快速比對時，設置較小的當選擇快速比對時，設置較小的k-tuple 值，可以提值，可以提高精確度，高精確度，n當序列較長時，一般要設置較大的當序列較長時，一般要設置較大的k-tuple 值。值。k-tuple 值可選范圍值可選范圍26；n蛋白質序列：蛋白質序列：k-tuple 值可選范圍值可選范圍13。 精選課件17（2）多序列同源性分析）多序列同源性分析n通過打開通過打開Sequence/Multiple Sequence Alignment 命令打開對話框，命令打開對話框，n參數說明如下：參數說明如下：nFile 從文件中選擇參加比對的序列從

17、文件中選擇參加比對的序列nFolder 從文件夾中選擇參加比對的序列從文件夾中選擇參加比對的序列nChannel 從從channel 中選擇參加比對的序列中選擇參加比對的序列 nDbase 從數據庫中選擇參加比對的序列從數據庫中選擇參加比對的序列 nRemove 清除選擇的序列（鼠標點擊左邊顯示框中的清除選擇的序列（鼠標點擊左邊顯示框中的序列名選擇）序列名選擇）nClear 清除全部序列清除全部序列 精選課件18n點擊按鈕，出現方法選擇對話框：點擊按鈕，出現方法選擇對話框：n選擇其中一種方法，點擊按鈕，出現下列對話框：選擇其中一種方法，點擊按鈕，出現下列對話框： n如果在前一對話框選擇的是如果

18、在前一對話框選擇的是Fast alignment,則在此對話框中選則在此對話框中選擇擇Quick alignment,否則選擇否則選擇 Dynamic alignment 即可。其即可。其它參數不必改變，點擊對話框中間的使其它參數取原始默認值。它參數不必改變，點擊對話框中間的使其它參數取原始默認值。 n點擊左上角按鈕，可以從彈出的對話框中選擇不同的結果顯示特點擊左上角按鈕，可以從彈出的對話框中選擇不同的結果顯示特性選項。點擊按鈕下的按鈕，出現下列選擇項：性選項。點擊按鈕下的按鈕，出現下列選擇項： 可以通過這些選項，繪制同源關系圖（例如可以通過這些選項，繪制同源關系圖（例如Tree/homolo

19、gy tree 命令）。命令）。n顯示蛋白質二級結構（顯示蛋白質二級結構（Protein Secondary Structure 命令），命令），n繪制限制性酶切圖（繪制限制性酶切圖（Restriction Analysis 命令）等。命令）等。精選課件196.PCR 引物設計引物設計n首先，將目標首先，將目標DNA 片段裝入片段裝入Channel,并激活并激活Channel。n點擊主菜單欄中的點擊主菜單欄中的Primer 主菜單，出現下拉菜單，主菜單，出現下拉菜單，n點擊點擊Design PCR Primers for DNA 命令，出現下列對話框：命令，出現下列對話框： 參數說明如下：參數

20、說明如下： nPrimer locations on target 引物定位引物定位 n其中包括下列選項：其中包括下列選項：nProduct size（擴增目的片段大?。〝U增目的片段大小）nSense primer (正向引物選擇區(qū)正向引物選擇區(qū)) nAntisense primer(反向引物選擇區(qū)反向引物選擇區(qū)) nPrimer 引物特性包括引物特性包括Length(引物長度引物長度)，Tm 值值, GC 含量等參含量等參數；數； nReject primer 引物過濾（將符合引物過濾條件的引物過濾掉）引物過濾（將符合引物過濾條件的引物過濾掉）精選課件20n包括下列選項：包括下列選項：n3

21、dimer(可形成可形成3端自我互補的堿基數端自我互補的堿基數) nHairpin stem(可形成發(fā)卡頸環(huán)結構的堿基數可形成發(fā)卡頸環(huán)結構的堿基數)nPolyN(多聚堿基多聚堿基) n3Uique(3端嚴格配對堿基數端嚴格配對堿基數) nAll matches(引物互補配對百分數引物互補配對百分數)nConsentrations 濃度設定濃度設定nProduct for hybridyzatnPCR 產物用于產物用于Southern Blot 探針雜交探針雜交 精選課件217畫質粒模式圖畫質粒模式圖n我們常常要用到各種質粒圖，無論是制作幻燈片，還是發(fā)表文章，我們常常要用到各種質粒圖，無論是制作

22、幻燈片，還是發(fā)表文章，常常需要質粒圖。常常需要質粒圖。DNAMAN 提供強大的繪質粒圖功能，能滿足提供強大的繪質粒圖功能，能滿足我們的需要。我們的需要。 n通過通過Restriction/Draw map 命令打開質粒繪圖界面：命令打開質粒繪圖界面： 將鼠標移動到圓圈上，等鼠標變形成將鼠標移動到圓圈上，等鼠標變形成“I”時，單擊鼠標左鍵，出時，單擊鼠標左鍵，出現如下菜單：現如下菜單： n菜單說明如下：菜單說明如下：nPosition 當前位置當前位置nAdd Site 添加酶切位點添加酶切位點nAdd Element 添加要素添加要素nAdd Text 添加文字添加文字nInsert Frag

23、ment 插入片斷插入片斷nCopy Fragment 復制片斷復制片斷nCut Fragment 剪切片斷剪切片斷 nRemove Fragment 清除片斷清除片斷nFrame Thickness 邊框線粗細調節(jié)邊框線粗細調節(jié) 精選課件22n點擊點擊Add Site 選項，出現對話框：選項，出現對話框： n參數說明如下：參數說明如下：nName 要添加的酶切位點的名稱要添加的酶切位點的名稱(例如例如HindIII) nPosition 位置（以堿基數表示）位置（以堿基數表示）n點擊點擊Add Element 選項，出現如下對話框：選項，出現如下對話框： 參數說明如下：參數說明如下：nTyp

24、e 要素類型（共有三種類型，鼠標點擊即可切換）要素類型（共有三種類型，鼠標點擊即可切換） nColor/Pattern 填充色（共有填充色（共有16 種顏色供選擇）種顏色供選擇） nName 要素名稱要素名稱nStart /End/Size 要素起點要素起點/終點終點/粗細度粗細度 精選課件23核酸序列的一般分析流程核酸序列的一般分析流程 精選課件24n1.1 核酸序列的檢索核酸序列的檢索 :80/entrez/query.fcgi?db=Nucleotide 1.2 核酸序列的同源性分析核酸序列的同源性分析 n1.2.1 基于基于NCBI/

25、Blast軟件的核酸序列同源性分析軟件的核酸序列同源性分析 /blast/blast.cgi 1.2.2 核酸序列的兩兩比較核酸序列的兩兩比較 /gorf/bl2.html n1.2.3 核酸序列的批量聯(lián)網同源性分析核酸序列的批量聯(lián)網同源性分析(方案方案)精選課件25n1.3 核酸序列的電子延伸核酸序列的電子延伸 1.3.1 利用利用UniGene數據庫進行電子延伸數據庫進行電子延伸(方案方案) n1.3.2 利用利用Tigem的的EST Machine進行電子延伸進行電子延伸 EST Ex

26、tractor: http:/gcg.tigem.it/blastextract/estextract.html | EST Assembly: http:/www.tigem/ESTmachine.html 1.3.3 利用利用THC數據庫對核酸序列進行電子延伸數據庫對核酸序列進行電子延伸 http:/gcg.tigem.it/UNIBLAST/uniblast.html精選課件26n1.4 核酸序列的開放閱讀框架分析核酸序列的開放閱讀框架分析 1.4.1基于基于NCBI/ORF finder的的ORF分析分析 /gorf/gorf.htm

27、l n1.5 基因的電子表達譜分析基因的電子表達譜分析 n1.5.1 利用利用UniGene數據庫進行電子表達譜分析（方數據庫進行電子表達譜分析（方案）案）n1.5.2利用利用Tigem的電子原位雜交服務器進行電子表達的電子原位雜交服務器進行電子表達譜分析譜分析 http:/gcg.tigem.it/INSITU/insitublast.html精選課件27n1.6 核酸序列的電子基因定位分析核酸序列的電子基因定位分析 1.6.1 利用利用STS數據庫進行電子基因定位數據庫進行電子基因定位 /genome/sts/epcr.cgi 1.6.2

28、 利用利用UniGene數據庫進行電子基因數據庫進行電子基因定位（方案）定位（方案） 精選課件28n1.7 cDNA的基因組序列分析的基因組序列分析 1.7.1 通過從通過從NCBI查詢部分基因組數據庫進行基因組查詢部分基因組數據庫進行基因組序列的分析序列的分析(方案方案) 1.7.2 通過從通過從NCBI查詢全部基因組數據庫進行基因組查詢全部基因組數據庫進行基因組序列的分析序列的分析 /genome/seq/page.cgi?F=HsBlast.html&ORG=Hs 1.7.3 通過從通過從Sanger Centre查詢基因組數據庫進行查

29、詢基因組數據庫進行基因組序列的分析基因組序列的分析 http:/www.sanger.ac.uk/HGP/blast_server.shtml 精選課件29n1.8 基因組序列的初步分析基因組序列的初步分析 1.8.1 基因組序列的內含子基因組序列的內含子/外顯子分析外顯子分析 /urllists/genefind.htm 1.8.2 基因組序列的啟動子分析基因組序列的啟動子分析 /projects/promoter.html 精選課件30n1.9核酸序列的注冊 1.9.1 EST序列的注冊(方案) 1.

30、9.2 較長或全長cDNA序列的注冊(方案)n1.10待分析序列所對應的已知克隆的獲取 精選課件31引 物 設 計n引物n引物的重要性n引物設計的原則n引物與PCRn引物設計軟件n如何使用Primer Premier 5.0n引物同源性分析精選課件32引物（primers)n引物是人工合成的兩段寡核苷酸序列，一個引物與感興趣區(qū)域一端的一條DNA模板鏈互補，另一個引物與感興趣區(qū)域另一端的另一條DNA模板鏈互補。3355Sense primerAntisense primer精選課件33引物的重要性n在整個PCR體系中, 引物占有十分重要的地位。PCR的特

31、異性要求引物與靶DNA特異結合，不與其他非目的DNA結合，PCR的靈敏性要求DNA聚合酶能對引物進行有效的延伸，可見引物設計好壞與PCR結果密切相關。精選課件34引物設計原則n引物長度 n堿基分布的均衡性nTm值n引物二級結構n引物3端n引物5端n引物的內部穩(wěn)定性n引物的保守性與特異性n擴增區(qū)域的二級結構精選課件35引物長度 n一般為15-30個核苷酸，在做長片段PCR或做某些特殊的PCR時應使用較長的引物，但最多不超過50個核苷酸。精選課件36堿基分布的均衡性n同一堿基連續(xù)出現不應超過5個nGC含量一般40-60%nGC含量太低導致引物Tm值較低，使用較低的退火溫度不利于提高PCR的特異性n

32、GC含量太高也易于引發(fā)非特異擴增。精選課件37引物Tm值n一般要求：55-65。n計算：n對于低于20個堿基的引物，Tm值可根據Tm=4(G+C)+2(A+T)來粗略估算n對于較長引物，Tm值則需要考慮熱動力學參數，從“最近鄰位”的計算方式得到，這也是現有的引物設計軟件最常用的計算方式。nTm = H/( S + R * ln (C/4) + 16.6 log (K+/(1 + 0.7 K+) - 273.15精選課件38引物二級結構n引物二聚體n盡可能避免兩個引物分子之間3端有有較多堿基互補n發(fā)夾結構n尤其是要避免引物3端形成發(fā)夾結構，否則將嚴重影響DNA聚合酶的延伸。精選課件39引物3端n

33、引物的延伸從3端開始，因此3端的幾個堿基與模板DNA均需嚴格配對，不能進行任何修飾，否則不能進行有效的延伸，甚至導致PCR擴增完全失敗。考慮到密碼子的簡并性，引物3端最后一個堿基最好不與密碼子第三個堿基配對。精選課件40引物5端n引物5端可以有與模板DNA不配對堿基，在5端引入一段非模板依賴性序列。n5端加上限制性核酸內切酶位點序列（酶切位點5端加上適當數量的保護堿基）。n5端的某一位點修改某個堿基，人為地在產物中引入該位點的點突變以作研究。n5端標記放射性元素或非放射性物質（如生物素、地高辛等）。精選課件41 引物的內部穩(wěn)定性n過去認為，引物3端應牢牢結合在模板上才能有效地進行延伸，故3端最

34、好為G或C。n現在的觀點認為，引物的5端應是相對穩(wěn)定結構，而3端在堿基配對的情況下最好為低穩(wěn)定性結構，即3端盡可能選用A或T，少用G或C。n僅僅3端幾個堿基與非特異位點上的堿基形成的低穩(wěn)定性結構是難以有效引發(fā)引物延伸的。n如果3端為富含G、C的結構，只需3端幾個堿基與模板互補結合，就可能引發(fā)延伸，造成假引發(fā)。精選課件42引物的保守性與特異性n保守性：通用引物檢測同一類病原微生物盡可能多的型別n特異性：避免非特異性擴增精選課件43擴增區(qū)域的二級結構n模板DNA的某些區(qū)域具有高度復雜的二級結構，在選擇引物時，應使擴增區(qū)域盡可能避開這些區(qū)域。n擴增區(qū)域的自由能（G。）小于58.61kJ/moln引物Tm值與PCR產物Tm值相差一般不超過30nTm product = 81.5 + 16.6 log (K+/(1+0.7K+) + 0.41 (%G + %C) - 500/length精選課件44引物與PCRn引物濃度：一般為0.1-0.5umol/Ln引物濃度(uM)=n OD33/（A312C288G328T303-61）/VH2O VH2O (單位：L)n退火溫度n最適退火溫度（Ta Opt ） = 0.3 (Tm of primer) + 0.7 (Tm of produ