基因結(jié)構(gòu)及基因組學(xué)植物基因工程

基因結(jié)構(gòu)及基因組學(xué)植物基因工程1第1頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)基因結(jié)構(gòu)與功能2第2頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四什么是基因？孟德爾在1866年發(fā)表的《植物雜交的試驗(yàn)》一文中提出了“遺傳因子”的概念。1909年，丹麥人約翰遜將孟德爾文章中的遺傳因子稱為基因，于是，基因的概念便成了遺傳學(xué)中的一個(gè)基本概念。1910年，美國人摩爾根發(fā)表了關(guān)于果蠅性連鎖遺傳的論文，將一個(gè)基因和一個(gè)具體的染色體的行為聯(lián)系起來。DNA是遺傳物質(zhì)。DNA堿基的突變導(dǎo)致表型的改變?；虻谋举|(zhì)就是DNA第3頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四基因的概念基因（遺傳因子）是遺傳的基本單元，是DNA或RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列?；蛲ㄟ^復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代，使后代出現(xiàn)與親代相似的性狀?；騼?chǔ)存著生命孕育、生長(zhǎng)、凋亡過程的全部信息，通過復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、表達(dá)，完成生命繁衍、細(xì)胞分裂和蛋白質(zhì)合成等重要生理過程。生物體的生、長(zhǎng)、病、老、死等一切生命現(xiàn)象都與基因有關(guān)。它也是決定生命健康的內(nèi)在因素。因此，基因具有雙重屬性：物質(zhì)性（存在方式）和信息性（根本屬性）。第4頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四基因的概念（1）基因是原核、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遺傳效應(yīng)的核苷酸序列，是遺傳的基本單位。（2）基因是DNA分子中含有特定遺傳信息的一段核苷酸序列，是遺傳物質(zhì)的最小功能單位。（3）對(duì)于編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因來說，基因是決定一條多肽鏈的DNA片段。第5頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)是否具有轉(zhuǎn)錄和翻譯功能可以分為三類第一類是編碼蛋白質(zhì)的基因，它具有轉(zhuǎn)錄和翻譯功能，包括編碼酶和結(jié)構(gòu)蛋白的結(jié)構(gòu)基因以及編碼阻遏蛋白的調(diào)節(jié)基因第二類是只有轉(zhuǎn)錄功能而沒有翻譯功能的基因，包括tRNA基因和rRNA基因第三類是不轉(zhuǎn)錄的基因，它對(duì)基因表達(dá)起調(diào)節(jié)控制作用，包括啟動(dòng)基因和操縱基因第6頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四原核細(xì)胞真核細(xì)胞第7頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四原核生物無細(xì)胞核，染色體散在細(xì)胞質(zhì)的核區(qū)中。一般只有一個(gè)染色體，即一個(gè)DNA或RNA分子，Gene

是連續(xù)的。大多數(shù)是雙鏈環(huán)狀，少數(shù)為單鏈、線狀；如：大腸桿菌，雙鏈環(huán)狀DNA分子，3000~4000個(gè)基因，4.2x106bp,已經(jīng)定位900多個(gè)基因（一）原核與真核生物基因比較第8頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四真核生物有細(xì)胞核，染色體存在于細(xì)胞核中。Gene結(jié)構(gòu)復(fù)雜，斷裂基因，3～4萬個(gè)Gene；Gene大小差別很大。β珠蛋白基因（1700bp）=3個(gè)外顯子+2個(gè)內(nèi)含子。DMD基因（2300kb）79個(gè)外顯子，

78個(gè)內(nèi)含子。（迄今認(rèn)識(shí)的最大的基因）第9頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四1、外顯子和內(nèi)含子在結(jié)構(gòu)基因中，編碼序列稱為外顯子(exon)，表達(dá)多肽鏈部分。非編碼序列稱為內(nèi)含子(Intron)，又稱插入序列。β珠蛋白基因（1700bp）=3個(gè)外顯子+2個(gè)內(nèi)含子。DMD基因（2300kb）=79個(gè)外顯子+78個(gè)內(nèi)含子。（迄今認(rèn)識(shí)的最大的基因）真核生物內(nèi)含子和外顯子不是完全固定不變的，有時(shí)同一DNA鏈上的某一段DNA序列，當(dāng)它作為編碼某一多肽鏈的基因時(shí)是外顯子，而作為編碼另一多肽鏈時(shí)，則是內(nèi)含子。這樣，同一基因卻可以轉(zhuǎn)錄兩種或兩種以上的mRNA。真核生物某些結(jié)構(gòu)Gene沒有內(nèi)含子，如組蛋白Gene，干擾素Gene等。它們多以基因簇形式存在，大多數(shù)的酵母結(jié)構(gòu)Gene也沒有內(nèi)含子。10第10頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四hnRNA:heterogeneousRNA11第11頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四5`GT——AG3`法則

在每個(gè)外顯子和內(nèi)含子的接頭區(qū)都是一段高度保守的共有序列，內(nèi)含子的5`端是GT，3端是AG，這種接頭方式稱為GT-AG法則，普遍存在于真核生物中，是RNA剪接的識(shí)別信號(hào)，轉(zhuǎn)錄后的前體RAN中的內(nèi)含子剪接位點(diǎn)。12第12頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四13第13頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四2、側(cè)翼序列與調(diào)控序列

每個(gè)結(jié)構(gòu)基因的第一個(gè)和最后一個(gè)外顯子的外側(cè)，都有一段不被轉(zhuǎn)錄的非編碼區(qū)，稱為側(cè)翼序列（Flankingsequence）。它是基因的調(diào)控序列，對(duì)基因的有效表達(dá)起調(diào)控作用，包括：?jiǎn)?dòng)子、增強(qiáng)子、終止子等。14第14頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四2.1啟動(dòng)子

啟動(dòng)子（

Promoter）是一段特定的核苷酸序列，位于Gene轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游的100bp范圍內(nèi)，是RNA聚合酶的結(jié)合部位，能促進(jìn)轉(zhuǎn)錄過程。Promoter決定DNA中的轉(zhuǎn)錄鏈。TATA框（TATABox）是一段高度保守序列（TATAA），位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-25～-30bp（原核生物-10區(qū)）。TATA框與轉(zhuǎn)錄因子TFII結(jié)合，再與RNA聚合酶II形成復(fù)合物，從而準(zhǔn)確地識(shí)別轉(zhuǎn)錄起始位置，對(duì)轉(zhuǎn)錄水平有定量效應(yīng)。。15第15頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四CAAT框（CAATBox）:是一段保守序列（CCAAT），位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-70～-80bp（原核生物-35區(qū)）,轉(zhuǎn)錄因子CTF識(shí)別位點(diǎn)并與之結(jié)合，激活轉(zhuǎn)錄。GC框（GCBox）:順序?yàn)镚GCGGG,有兩個(gè)拷貝，位于CAATBox兩側(cè)，與轉(zhuǎn)錄因子SP1結(jié)合。（SP1有鋅指區(qū)可以與DNA結(jié)合，在N端有激活轉(zhuǎn)錄的作用）GC框有激活轉(zhuǎn)錄的功能。16第16頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四17第17頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四18第18頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四2.2增強(qiáng)子增強(qiáng)子（Enhancer）能強(qiáng)化轉(zhuǎn)錄起始的一段DNA序列。1981年Benerji在SV40噬菌體DNA中發(fā)現(xiàn)一個(gè)140bp的序列，它能大大提高SV40DNA/兔β—血紅蛋白融合基因的表達(dá)水平，這是發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)增強(qiáng)子。它位于SV40早期基因的上游，由兩個(gè)正向重復(fù)序列組成，每個(gè)長(zhǎng)72bp。目前發(fā)現(xiàn)的增強(qiáng)子多半是重復(fù)序列，一般長(zhǎng)50bp，通常有一個(gè)8—12bp組成的“核心”序列，如SV40增強(qiáng)子的核心序列是5’—GGTGTGGAAAG—3’。19第19頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn)：在任意位置都有效——增強(qiáng)子提高同一條DNA鏈上基因轉(zhuǎn)錄效率，可以遠(yuǎn)距離作用，通常可距離1－4kb、個(gè)別情況下離開所調(diào)控的基因30kb仍能發(fā)揮作用，而且在基因的上游或下游都能起作用。無方向性——增強(qiáng)子作用與其序列的正反方向無關(guān)，將增強(qiáng)子方向倒置依然能起作用。而將啟動(dòng)子倒就不能起作用，可見增強(qiáng)子與啟動(dòng)子是很不相同的。有組織特異性——例如：Beta珠蛋白Gene增強(qiáng)子是由串聯(lián)重復(fù)的兩個(gè)72bp長(zhǎng)的相同序列組成，位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游-1400bp或下游3300bp處，均可增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率（活性）200倍。增強(qiáng)子在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的上下游一定范圍內(nèi)增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率。作用可以是5’～3’，也可以是3’～5’方向。20第20頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四2.3終止子終止子（Terminator）由一段回文序列以及特定的序列（PolyA）5’--AATAAA--3’組成。回文序列為轉(zhuǎn)錄終止號(hào)。PolyA為附加信號(hào)。終止子為反向重復(fù)序列，是RNA聚合酶停止工作的信號(hào)，反向重復(fù)序列轉(zhuǎn)錄后，可以形成發(fā)夾式結(jié)構(gòu)，并且形成一串U。發(fā)夾式結(jié)構(gòu)阻礙了RNA聚合酶的移動(dòng)。一串U的U與DNA模板中的A的結(jié)合不穩(wěn)定，從模板上脫落下來，終止轉(zhuǎn)錄。21第21頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四調(diào)控序列（RegulatorSequence）包括啟動(dòng)子，增強(qiáng)子和終止子均屬于基因的順式調(diào)控因子（順式作用元件），是人類Gene組中的一些特殊序列，起調(diào)控基因表達(dá)的作用。反式作用因子：是指能直接或間接地識(shí)別或結(jié)合在各類順式作用元件核心序列上參與調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)，如TFII、CTF、SP1等。2.4順式作用原件和反式作用因子因子22第22頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)基因組第23頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四基因組中不同的區(qū)域具有不同的功能有些區(qū)域編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因有些區(qū)域是復(fù)制及轉(zhuǎn)錄的調(diào)控信號(hào)有些區(qū)域的功能尚不清楚基因組（genome）：?jiǎn)伪扼w細(xì)胞中包括編碼序列和非編碼序列在內(nèi)的全部DNA分子。第24頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四Winkler在1920年首次提出基因組（genome）一詞，意為gene與chromosome的組合。目前在不同的學(xué)科中，對(duì)基因組含義的表述有所不同，概括為如下：①從細(xì)胞遺傳學(xué)的角度來看，基因組是指一個(gè)生物物種單倍體的所有染色體數(shù)目的總和；②從經(jīng)典遺傳學(xué)的角度來看，基因組是一個(gè)生物物種的所有基因的總和；③從分子遺傳學(xué)的角度來看，基因組是一個(gè)生物物種所有的不同核酸分子的總和；④從現(xiàn)代生物學(xué)的角度來看，基因組是指導(dǎo)一個(gè)生物物種的結(jié)構(gòu)和功能的所有遺傳信息的總和，包括全部的基因和調(diào)控元件等核酸分子。第25頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四1.基因組較小，通常只有一個(gè)環(huán)形或線形的DNA分子；2.通常只有一個(gè)DNA復(fù)制起點(diǎn)；3.非編碼區(qū)主要是調(diào)控序列；4.基因密度非常高，基因組中編碼區(qū)大于非編碼區(qū)；5.結(jié)構(gòu)基因沒有內(nèi)含子，多為單拷貝，結(jié)構(gòu)基因無重疊現(xiàn)象；6.重復(fù)序列很少，重復(fù)片段為轉(zhuǎn)座子；7.基因組的大部分序列是用來編碼蛋白質(zhì)的，基因之間的間隔序列很短；8.功能相關(guān)的序列常串連在一起，由共同的調(diào)控元件調(diào)控，并轉(zhuǎn)錄成同一mRNA分子，可指導(dǎo)多種蛋白質(zhì)的合成，這種結(jié)構(gòu)稱操縱子。原核生物基因組特點(diǎn)第26頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四1.基因組較大。真核生物的基因組由多條線形的染色體構(gòu)成，每條染色體有一個(gè)線形的DNA分子，每個(gè)DNA分子有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)；2.不存在操縱子結(jié)構(gòu)。真核生物的同一個(gè)基因簇的基因，不會(huì)像原核生物的操縱子結(jié)構(gòu)那樣，轉(zhuǎn)錄到同一個(gè)mRNA上；3.存在大量的重復(fù)序列。真核生物的基因組里存在大量重復(fù)序列，通過其重復(fù)程度可將其分成高度重復(fù)序列、中度重復(fù)序列、低度重復(fù)序列和單一序列；4.有斷裂基因。大多數(shù)真核生物為蛋白質(zhì)編碼的基因都含有“居間序列”，即不為多肽編碼，其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在mRNA前體的加工過程中被切除的成分；5.真核生物基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子；6.功能相關(guān)基因構(gòu)成各種基因家族。真核生物基因組特點(diǎn)第27頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四核基因組——是單倍體細(xì)胞核內(nèi)的全部DNA分子；線粒體基因組——線粒體所包含的全部DNA分子（雙鏈環(huán)狀，少數(shù)線狀）；葉綠體基因組——?jiǎng)t是一個(gè)葉綠體所包含的全部DNA分子（雙鏈環(huán)狀）。植物基因組第28頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四（1）C值矛盾C值通常指一種生物單倍體基因組DNA的總量。ThetotalamountofDNAinthegenomeofhaploidisacharacteristicofeachlivingspeciesknownasitsMaximumCvalue

(單倍體基因組總DNA的含量)

最大C值(MaximumCvalue)ThetotalamountofDNAforencodingthegenesinformationistermeditsMinimumcvalue（編碼基因信息的總DNA含量）

最小C值(Minimumcvalue)第29頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四霉菌藻類G+細(xì)菌G-細(xì)菌顯花植物鳥類哺乳類爬行類兩棲類硬骨魚類軟骨魚類棘皮類甲殼類昆蟲類軟體動(dòng)物蠕蟲類真菌支原體A生物體進(jìn)化程度與大

C值不成明顯正相關(guān)B親緣關(guān)系相近的生物間大C值相差較大

C一種生物內(nèi)大C值與小c值相差極大（人體c=C/10）

第30頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四，內(nèi)含子、啟動(dòng)子第31頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四遺傳圖譜：以遺傳學(xué)距離（cM，即每次減數(shù)分裂的重組頻率為1%）為圖距的基因組圖。（2）基因組的四大圖譜物理圖譜：物理圖譜描繪DNA上可以識(shí)別的標(biāo)記的位置和相互之間的距離（以堿基對(duì)的數(shù)目為衡量單位）。序列圖譜：通過測(cè)序得到基因組的序列圖譜轉(zhuǎn)錄圖譜：是在識(shí)別基因組所包含的蛋白質(zhì)編碼序列的基礎(chǔ)上繪制的結(jié)合有關(guān)基因序列、位置及表達(dá)模式等信息的圖譜。第32頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四第33頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四球形芽孢桿菌C3-41菌株34第34頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四（3）線粒體基因組和葉綠體基因組大多數(shù)細(xì)胞器DNA是閉合環(huán)狀的。1）線粒體的基因組(mtDNA)脯乳動(dòng)物的mtDNA為16.5Kb2）葉綠體的基因組(cpDNA)植物特有，大約121-155Kb第35頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四（4）基因家族1）基因家族（genefamily）：真核生物基因組中來源相同，結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)的基因聚集在一起形成基因家族。根據(jù)分布形式分基因簇和散布的基因家族：基因簇（genecluster）基因家族的各個(gè)成員緊密成簇排列成大段的串聯(lián)重復(fù)單位，分布在某一條染色體的特殊區(qū)域；它們可同時(shí)發(fā)揮作用，合成某些蛋白質(zhì)。如組蛋白基因家族聚集在第7號(hào)染色體長(zhǎng)臂3區(qū)內(nèi)。組蛋白基因家族第36頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)基因結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)與功能注釋第37頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四基因組序列cDNA序列編碼區(qū)預(yù)測(cè)CodonbiasGCContent限制性酶切位點(diǎn)基因結(jié)構(gòu)分析選擇性剪切轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子序列比對(duì)功能注釋KEGGGO系統(tǒng)發(fā)育樹蛋白質(zhì)序列翻譯蛋白質(zhì)理化性質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)域分析重要信號(hào)位點(diǎn)分析三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)（1）基因組功能分析第38頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四（2）植物基因的主要結(jié)構(gòu)特征第39頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四40基因結(jié)構(gòu)分析常用軟件開放讀碼框GENSCANGENOMESCANCpG島CpGPlot啟動(dòng)子/轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)PromoterScan轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)POLYAH密碼子偏好分析CodonWmRNA剪切位點(diǎn)NETGENE2Spidey選擇性剪切ASTD（3）基因結(jié)構(gòu)分析第40頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四1、開放閱讀框的識(shí)別開放閱讀框（openreadingframe,ORF)

是一段起始密碼子和終止密碼子之間的堿基序列ORF是潛在的蛋白質(zhì)編碼區(qū)第41頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四42基因開放閱讀框/基因結(jié)構(gòu)分析識(shí)別工具ORFFinder/gorf/gorf.htmlNCBI通用BestORF/berry.phtml?topic=bestorf&group=programs&subgroup=gfindSoftberry真核GENSCAN/GENSCAN.htmlMIT脊椎、擬南芥、玉米GeneFinder/tools/genefinder/Zhanglab人、小鼠、擬南芥、酵母FGENESH/berry.phtml?topic=fgenesh&group=programs&subgroup=gfindSoftberry真核(基因結(jié)構(gòu))GeneMark/GeneMark/eukhmm.cgiGIT原核GLIMMER/genomes/MICROBES/glimmer_3.cgi/software/glimmer

Maryland原核Fgenes/berry.phtml?topic=fgenes&group=programs&subgroup=gfindSoftberry人（基因結(jié)構(gòu)）FgeneSV/berry.phtml?topic=virus&group=programs&subgroup=gfindvSoftberry病毒Generation/generation/ORNL原核FGENESB/berry.phtml?topic=fgenesb&group=programs&subgroup=gfindbSoftberry細(xì)菌（基因結(jié)構(gòu)）GenomeScan

/genomescan.html

MIT脊椎、擬南芥、玉米GeneWise2http://www.ebi.ac.uk/Wise2/EBI人GRAIL/grailexp/ORNL人、小鼠、擬南芥、果蠅第42頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四43ORF識(shí)別：GENSCAN/GENSCAN.html結(jié)果返回到郵箱（可選）提交序列提交序列文件運(yùn)行GENSCAN顯示氨基酸或CDS序列序列名稱（可選）是否顯示非最優(yōu)外顯子選擇物種類型第43頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四2、轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列分析

CpG島、啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)區(qū)域的預(yù)測(cè)第44頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四CpG島的預(yù)測(cè)CpG島常位于真核生物基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，GC含量>50%，長(zhǎng)度>200bp的一段DNA序列。第45頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四46CpGIsland分析常用軟件CpGIsland/cpgislands2/cpg.aspxWebCpGPlothttp://www.ebi.ac.uk/emboss/cpgplot/index.htmlWebCpGfinder/berry.phtml?topic=cpgfinder&group=programs&subgroup=promoterWebCpGi130/CpG130.dowebCpGproDhttp://pbil.univ-lyon1.fr/software/cpgprod_query.htmlweb第46頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四提交序列文件提交序列參數(shù)選項(xiàng)CpG島的預(yù)測(cè)：CpGPlothttp://www.ebi.ac.uk/emboss/cpgplot/index.html第47頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四啟動(dòng)子區(qū)結(jié)構(gòu)啟動(dòng)子（Promoter）

位于結(jié)構(gòu)基因5’端上游，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA結(jié)合并具有轉(zhuǎn)錄起始的特異性轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)(Transcriptionstartsite,TSS)PYCAPY（嘧啶）核心啟動(dòng)子元件(Corepromoterelement)TATAbox，Pribnowbox

（TATAA)上游啟動(dòng)子元件(Upstreampromoterelement，UPE)CAATbox，GCbox，SP1，Otc增強(qiáng)子(Enhancer)PyCAPyTATAATGC區(qū)CAAT區(qū)mRNA＋1－40－25－110增強(qiáng)子上游啟動(dòng)子元件，UPE核心啟動(dòng)子元件轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)第48頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四PromoterScan/molbio/proscan/WebPromoser/zlab/PromoSer/WebNeuralNetworkPromoterPrediction/seq_tools/promoter.htmlWebSoftberry:BPROM,TSSP,TSSG,TSSW/berry.phtml?topic=index&group=programs&subgroup=promoterWebMatInspectorhttp://www.gene-regulation.de/WebRSAThttp://rsat.ulb.ac.be/rsat/WebCister/~mfrith/cister.shtmlWeb啟動(dòng)子結(jié)合位點(diǎn)分析常用軟件第49頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四啟動(dòng)子預(yù)測(cè)：PromoterScan/molbio/proscan/提交序列第50頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四PromoterScan輸出結(jié)果找到的TATAbox和轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)預(yù)測(cè)可能的轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子在提交序列中的位置第51頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)上游作用元件：AAUAAA下游作用元件：GCrich二重對(duì)稱區(qū)、UUUUUUAAUAAACAAAAAAAAAAAAA成熟mRNA5’3’AAUAAACAGUmRNA前體5’3’第52頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)預(yù)測(cè)：POLYAH/berry.phtml?topic=polyah&group=programs&subgroup=promoter

提交序列文件提交序列第53頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四polyA位置POLYAH輸出結(jié)果第54頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四基因密碼子偏好性第55頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四561.研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能中的作用2.在表達(dá)外源基因方面的作用3.在生物信息學(xué)研究中的作用第56頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四基因密碼子偏好性:CodonW粘帖目的序列密碼子表的選擇如需計(jì)算FOP/CBI選擇相應(yīng)物種如需計(jì)算CAI選擇相應(yīng)物種http://mobyle.pasteur.fr/cgi-bin/portal.py?form=codonw第57頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四參數(shù)選擇計(jì)算所有指數(shù)計(jì)算有效密碼子數(shù)計(jì)算GC含量計(jì)算GC3s含量計(jì)算同義密碼子數(shù)量計(jì)算同義密碼子第三位堿基組成密碼子總數(shù)第58頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四59密碼子使用頻率CodonW結(jié)果界面第59頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四內(nèi)含子/外顯子剪接位點(diǎn)識(shí)別如何分析核酸序列中的外顯子組成？通過對(duì)特征序列(GT-AG)的分析進(jìn)行直接的預(yù)測(cè)基因預(yù)測(cè)軟件（NetGene2）與相應(yīng)的基因組序列比對(duì)，分析比對(duì)片段的分布位置（Spidey）第60頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四http://www.cbs.dtu.dk/services/NetGene2/提交序列選擇物種內(nèi)含子/外顯子剪接位點(diǎn)識(shí)別：NetGene2第61頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四NetGene2輸出結(jié)果供體位點(diǎn)受體位點(diǎn)可信度

相位第62頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四mRNA剪接位點(diǎn)識(shí)別：SpideyNCBI開發(fā)的在線匹配程序用于mRNA序列同基因組序列比對(duì)分析/spidey第63頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四Spidey同源序列的獲得:序列比對(duì)通過BLAST進(jìn)行序列比對(duì)，找到可能同源的相似性好的一系列mRNA序列。BLAST比對(duì)到的三條mRNA序列第64頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四輸入基因組序列或序列數(shù)據(jù)庫號(hào)輸入相似性序列判斷用于分析的序列間的差異，并調(diào)整比對(duì)參數(shù)不受默認(rèn)內(nèi)含子長(zhǎng)度限制。默認(rèn)長(zhǎng)度：內(nèi)部?jī)?nèi)含子為35kb,末端內(nèi)含子為100kb比對(duì)閾值選擇物種輸出格式選擇第65頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四66Spidey輸出結(jié)果第一條藍(lán)色序列為基因組序列，橘黃色為外顯子外顯子對(duì)應(yīng)于基因組上的起始/結(jié)束位置外顯子對(duì)應(yīng)于mRNA/cDNA上的起始/結(jié)束位置供體、受體位點(diǎn)外顯子長(zhǎng)度一致性百分比錯(cuò)配和gap外顯子序號(hào)序列聯(lián)配結(jié)果第66頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四可能的選擇性剪切體GENSCAN與Spidey結(jié)果比較第67頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四可變剪接（Alternativesplicing）分析可變剪接是調(diào)控基因表達(dá)的重要機(jī)制了解不同物種、細(xì)胞、發(fā)育階段、環(huán)境壓力下基因的調(diào)控表達(dá)機(jī)制第68頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四可變剪接的類型第69頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四70查詢可變剪接相關(guān)的網(wǎng)站http://www.ebi.ac.uk/astd/main.html綜合http://splicenest.molgen.mpg.de/綜合/new_alt_exon_db2/綜合.tw/.au/altExtron人/~kent/intronerator/altsplice.html線蟲/tdb/e2k1/ath1/altsplicing/splicing_variations.shtml擬南芥從已知基因的功能推測(cè)剪接機(jī)制第70頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四選擇性剪接查詢：ASTD數(shù)據(jù)庫

http://www.ebi.ac.uk/astd/main.html

輸入基因名稱選擇物種類型第71頁，共82頁，2023年，2月20日，星期四ASTD數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果：基因描述信息

導(dǎo)出序列文件第72頁，共82