軟件真核生物基因結構的預測分析方法

軟件真核生物基因結構的預測分析方法1第一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一實習一基因組數(shù)據(jù)注釋和功能分析實習二真核生物基因結構的預測分析實習三芯片的基本數(shù)據(jù)處理和分析實習四蛋白質結構與功能分析實習五蛋白質組學數(shù)據(jù)分析實習六系統(tǒng)生物學軟件實習課程內(nèi)容基因組學轉錄物組學蛋白質組學系統(tǒng)生物學2第二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一基因組序列cDNA序列編碼區(qū)預測CodonbiasGCContent限制性酶切位點基因結構分析選擇性剪切轉錄調(diào)控因子序列比對功能注釋KEGGGO系統(tǒng)發(fā)育樹蛋白質序列翻譯蛋白質理化性質二級結構預測結構域分析重要信號位點分析三級結構預測基因組功能分析3第三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一真核生物基因的主要結構4第四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一基因結構分析開放讀碼框GENSCANGENOMESCANCpG島CpGPlot轉錄終止信號POLYAH啟動子/轉錄起始位點PromoterScan密碼子偏好分析CodonWmRNA剪切位點NETGENE2Spidey選擇性剪切ASTD基因結構分析常用軟件5第五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一開放讀碼框的識別開放讀碼框（openreadingframe,ORF)

是一段起始密碼子和終止密碼子之間的堿基序列ORF是潛在的蛋白質編碼區(qū)6第六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一基因開放閱讀框/基因結構分析識別工具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(基因結構)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（基因結構）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細菌（基因結構）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7第七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一ORF識別：GENSCAN/GENSCAN.html結果返回到郵箱（可選）提交序列提交序列文件運行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8第八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一9GENSCAN輸出結果：文本9第九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一10GENSCAN輸出結果：圖形10第十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一ORF識別：

GenomeScan提交待分析序列提交同源蛋白質序列運行GenomeScan/genomescan.html11第十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一GenomeScan輸出結果：文本預測外顯子位置、可信度等信息同源比對信息預測結果的氨基酸序列12第十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一GenomeScan輸出結果：圖形13第十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一課堂練習1使用GENESCAN預測序列中可能的ORF。2使用GENOMESCAN預測序列中可能的ORF。練習用的序列文件在c:\zcni\shixi2文件下，名字為clone.fasta，使用寫字板打開查看。14第十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一轉錄調(diào)控序列分析

CpG島、轉錄終止信號和啟動子區(qū)域的預測15第十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一CpG島的預測CpG島常位于真核生物基因轉錄起始位點，GC含>50%，長度>200bp的一段DNA序列。16第十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一CpGIsland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.htmlweb17第十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一提交序列文件提交序列參數(shù)選項CpG島的預測：CpGPlothttp://www.ebi.ac.uk/emboss/cpgplot/index.html第十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一GENESCAN預測結果

起始為532bp

終止于51783bp19第十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一轉錄終止信號上游作用元件：AAUAAA下游作用元件：GCrich二重對稱區(qū)、UUUUUUC-GC-GG-CG-CU-AG-CG-CC-GG-CUUUUUUUUURNA5’3’AAUAAACAAAAAAAAAAAAA成熟mRNA5’3’AAUAAACAGUmRNA前體5’3’20第二十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一轉錄終止信號預測：POLYAH/berry.phtml?topic=polyah&group=programs&subgroup=promoter

提交序列文件提交序列21第二十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一polyA位置GENESCAN預測結果

PolyA位點52490bpPOLYAH輸出結果22第二十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一啟動子區(qū)結構啟動子（Promoter）位于結構基因5’端上游，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA結合并具有轉錄起始的特異性。轉錄起始位點(Transcriptionstartsite,TSS)PYCAPY（嘧啶）核心啟動子元件(Corepromoterelement)TATAbox，Pribnowbox

（TATAA)上游啟動子元件(Upstreampromoterelement，UPE)CAATbox，GCbox，SP1，Otc增強子(Enhancer)23第二十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一原核和真核生物基因轉錄起始位點上游區(qū)結構原核生物真核生物TTGACATATAATAmRNA＋1－10－35PyAPyTATAATGC區(qū)CAAT區(qū)mRNA＋1－40－25－110增強子上游啟動子元件，UPE核心啟動子元件轉錄起始位點24第二十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一PromoterScan:80/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啟動子結合位點分析常用軟件25第二十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一啟動子預測：PromoterScan/molbio/proscan/提交序列26第二十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一PromoterScan輸出結果找到的TATAbox和轉錄起始位點預測可能的轉錄因子轉錄因子在提交序列中的位置27第二十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一課堂練習1使用CpG

Plot預測基因的CpG

island位置。2使用PolyAH預測基因可能的轉錄終止的位置。3使用PromotorScan尋找基因上游序列里可能的轉錄因子調(diào)控區(qū)域。28第二十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一基因密碼子偏好性1.研究蛋白質結構功能中的作用2.在表達外源基因方面的作用3.在生物信息學研究中的作用29第二十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一基因密碼子偏好性:CodonW粘帖目的序列密碼子表的選擇如需計算FOP/CBI選擇相應物種如需計算CAI選擇相應物種輸出格式(默認不選)匯總所有基因的信息30第三十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一參數(shù)選擇計算所有指數(shù)選擇導入對應物種CAI

FOP

CBI數(shù)據(jù)計算有效密碼子數(shù)計算GC含量計算GC3s含量計算同義密碼子數(shù)量計算同義密碼子第三位堿基組成密碼子總數(shù)31第三十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一各項指數(shù)輸出結果密碼子使用頻率CodonW結果界面32第三十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一課堂練習使用CodonW分析基因的密碼子使用偏好，了解密碼子偏好分析中各指數(shù)的含義。33第三十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一內(nèi)含子/外顯子剪切位點識別如何分析核酸序列中的外顯子組成？通過對特征序列(GT-AG)的分析進行直接的預測基因預測軟件（NetGene2）與相應的基因組序列比對，分析比對片段的分布位置（Spidey）34第三十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一35第三十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一剪切位點識別：NetGene2http://www.cbs.dtu.dk/services/NetGene2/提交序列選擇物種36第三十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一NetGene2輸出結果供體位點受體位點可信度

相位37第三十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一mRNA剪切位點識別：SpideyNCBI開發(fā)的在線預測程序用于mRNA序列同基因組序列比對分析/spidey38第三十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一Spidey同源序列的獲得:序列比對通過BLAST進行序列比對，找到可能同源的相似性好的一系列mRNA序列。BLAST比對到的三條mRNA序列39第三十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一輸入基因組序列或序列數(shù)據(jù)庫號輸入相似性序列判斷用于分析的序列間的差異，并調(diào)整比對參數(shù)不受默認內(nèi)含子長度限制，默認長度：內(nèi)部內(nèi)含子為35kb,末端內(nèi)含子為100kb比對閾值選擇物種輸出格式選擇40第四十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一Spidey輸出結果第一條藍色序列為基因組序列，橘黃色為外顯子外顯子對應于基因組上的起始/結束位置外顯子對應于mRNA/cDNA上的起始/結束位置供體、受體位點外顯子長度一致性百分比錯配和gap外顯子序號序列聯(lián)配結果41第四十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一課堂練習1練習兩種預測剪切位點的軟件的使用，NetGene2和Spidey。2

Spidey的同源序列文件保存在c:\zcni\shixi2文件下，名字為Spidey.txt，使用寫字板打開查看。42第四十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一選擇性剪切（Alternativesplicing）分析選擇性剪接是調(diào)控基因表達的重要機制了解不同物種、細胞、發(fā)育階段、環(huán)境壓力下基因的調(diào)控表達機制43第四十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期一選擇性剪接的類型選擇性剪切的五種基本類型:內(nèi)含子保留.5‘端選擇性剪切位點.3’端選