實驗三基因組序列分析

實驗三基因組序列分析第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗項目三：基因序列分析

一、實驗?zāi)康暮鸵螅赫莆栈蚩勺x框的識別；掌握啟動子區(qū)域的預(yù)測掌握CpG島的預(yù)測掌握轉(zhuǎn)錄終止信號的預(yù)測采用mRNA序列預(yù)測基因：Spidey的使用掌握各預(yù)測服務(wù)器結(jié)果的分析第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物基因結(jié)構(gòu)1長開放閱讀框2高基因密度3簡單的基因結(jié)構(gòu)4基因組中GC含量變化非常大特點：第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物基因結(jié)構(gòu)特點：1基因結(jié)構(gòu)復(fù)雜2具有復(fù)雜的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控方式3具有豐富的可變剪接4有明顯的CpG島、密碼子使用具有偏好性第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月基因組序列分析第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

例：WhatisGenePrediction?

GivenanuncharacterizedDNAsequence,findout:

1.Wheredoesthegenestartsandends?

2.Whichregionscodeforaprotein?

AGCATCGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGCAGCATCGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGCAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGCAGCATCGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGTGCATGACGATGCATGACCTAGCAGCATCGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGCAAGTTGCATGACGATTGACCTAGTGCATGACGATGCATGACCTAGCAGCATCGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGCAAGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGTGCATGACGATGCATGACCTAGCAGCATCGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGCAAGTTGCATGACGATTGACCTAGTGCATGACGATGCATGACCTAGCAGCATCGCGATGCATGACCTAGCAAGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGTGCATGACGATGCATGACCTAGCAGCATCGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGCAAGTTGCATGACGATTGACCTAGTGCATGACTGACCTAGCAGCATCGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGTGCATGACGATGCATGACCTAGCAGCATCGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGCAAGTTGCATGACGATTGACCTAGTGCATGACGATGCATGACCTAGCAGCATCGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAGCAAGAAGTTGCATGACGATGCATGACCTAATGCgene1gene2gene3exonintergenicregionintron第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月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(zhì)編碼區(qū)基因預(yù)測第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月基因開放閱讀框/基因結(jié)構(gòu)分析識別工具Getorfhttp://bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/getorf.htmlEMBOSS通用Plotorfhttp://bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/plotorf.htmlEMBOSS通用ORFFinder/gorf/gorf.htmlNCBI通用BestORF/all.htmSoftberry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/all.htmSoftberry真核GeneMark/GeneMark/GIT原核GLIMMER/genomes/MICROBES/glimmer_3.cgi/software/glimmer

Maryland原核FgeneSB/all.htmSoftberry細(xì)菌FgeneSV/all.htmSoftberry病毒Generation/generation/ORNL原核FGENESH+/all.htmSoftberry原核GenomeScan

/genomescan.html

MIT脊椎、擬南芥、玉米GeneWise

http://www.ebi.ac.uk/Wise2/EBI人、蠕蟲GRAIL/grailexp/ORNL人、小鼠、擬南芥、果蠅第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.ORFFinder的使用及結(jié)果分析第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.ORFFinder的使用及結(jié)果分析第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.ORFFinder的使用及結(jié)果分析第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.ORFFinder的使用及結(jié)果分析第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.ORFFinder的使用及結(jié)果分析第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.ORFFinder的使用及結(jié)果分析Blast比對結(jié)果搜索到多個顯著相似的序列，故所預(yù)測的ORF的可信度較高。如果要獲取該ORF所編碼的蛋白質(zhì)序列，可以點擊“Accept”按鈕后，在“1GenBank”的下拉框中選擇“3Fasta”，并點擊“view”，即可獲取該ORF所編碼的蛋白質(zhì)序列。第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.ORFFinder的使用及結(jié)果分析第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.ORFFinder的使用及結(jié)果分析第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.ORFFinder的使用及結(jié)果分析第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.ORFFinder的使用及結(jié)果分析第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月提交序列提交序列文件運行GENSCAN選擇物種顯示氨基酸或CDS序列序列名稱（可選）是否顯示非最優(yōu)外顯子2.Genscan的使用及結(jié)果分析第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月基因、外顯子及類型正鏈、負(fù)鏈預(yù)測單元起始、終止及長度相位編碼區(qū)打分值可信概率、得分值2.Genscan的結(jié)果分析第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月/berry.phtml?group=programs&subgroup=gfind&topic=fgenesh3.FGENESH的使用及結(jié)果分析輸入序列的Fasta文件第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3.FGENESH的使用及結(jié)果分析起始外顯子中間及末端外顯子PolyA位點起始堿基終止堿基打分長度第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3.FGENESH的使用及結(jié)果分析第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3.FGENESH的使用及結(jié)果分析第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二.原核和真核生物基因轉(zhuǎn)錄起始位點上游區(qū)結(jié)構(gòu)

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(zhuǎn)錄起始位點第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物真核生物第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二.啟動子預(yù)測輸入序列的Fasta文件第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月啟動子預(yù)測結(jié)果從預(yù)測結(jié)果可知，預(yù)測的啟動子區(qū)在32564至32783之間，啟動子閾值系統(tǒng)默認(rèn)為53.00，預(yù)測的啟動子分值為84.69，高于閾值，分值越高，說明預(yù)測的準(zhǔn)確性大。與該啟動子可能結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子如下所示第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月三CpG島預(yù)測CpG島CpG島又稱為HTF島，是DNA上的一個區(qū)域，此區(qū)域富含GC，二者以磷酸酯鍵相連。位于真核生物基因轉(zhuǎn)錄起始位點上游，GC含>50%，長度>200bpCpG島常出現(xiàn)在管家基因或頻繁表達(dá)的基因的啟動子附近，在這些部位，CpG島具有阻止序列甲基化的作用，因此，搜索CpG島可以為基因及其啟動子的預(yù)測提供線索。CpGIsland分析CpGIsland/cpgislands2/cpg.aspxWebCpGfinder/berry.phtml?topic=cpgfinder&group=programs&subgroup=promoterWebCpGPlot/CpGReport/Isochorehttp://www.ebi.ac.uk/emboss/cpgplot/index.htmlWeb第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入序列的Fasta文件第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月從該序列的預(yù)測結(jié)果來看，找到兩個CpG島，分別位于501-727，長度為227個堿基，54380-54691，長度為312第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月四轉(zhuǎn)錄終止信號加polyA信號：AAUAAA轉(zhuǎn)錄終止信號：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’第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄終止信號預(yù)測Hcpolyar.it/~webgene/wwwHC_polya.htmlWebPOLYAH/berry.phtml?topic=polyah&group=programs&subgroup=promoterWebpolyadq/tools/polyadq/polyadq_form.htmlWeb第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月POLYAH的使用及結(jié)果分析輸入序列的Fasta文件第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月POLYAH的使用及結(jié)果分析預(yù)測的POLYA位點，LDF為權(quán)重第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)含子/外顯子剪切位點識別對基因組序列的讀碼框區(qū)域進(jìn)行預(yù)測內(nèi)含子5’端供體位點(donorsplicesite):GT內(nèi)含子3’端受體位點(acceptorsplicesite):AG預(yù)測工具：GENSCAN，GENEMARKNetGene2,SpliceView第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月mRNA剪切位點識別：spideyNCBI開發(fā)的在線預(yù)測程序用于mRNA序列同基因組序列比對分析/IEB/Research/Ostell/Spidey/index.html第40頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月序列在線提交形式：界面中有兩個窗口：上方窗口用于輸入基因組序列（直接粘貼序列或用GenbankID/AC號）下方窗口用于輸入cDNA/mRNA序列（直接粘貼序列或用GenbankID/AC號）可同時輸入多條cDNA/mRNA序列與同一條基因組序列進(jìn)行分析Spidey序列提交頁面輸入基因組序列或序列數(shù)據(jù)庫號AC002390.1第42頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入相似mRNA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(rèn)內(nèi)含子長度限制，默認(rèn)長度：內(nèi)部內(nèi)含子為35kb,末端內(nèi)含子為100kb輸出格式比對閾值選擇物種第43頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第一條藍(lán)色序列為基因組序列，橘黃色為外顯子第44頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月外顯子對應(yīng)于基因組上的起始/結(jié)束位置外顯子對應(yīng)于mRNA/cDNA上的起始/結(jié)束位置供體、受體位點外顯子序號外顯子長度一致性百分比錯配和gap