真核生物基因結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)分析方法軟件

實(shí)習(xí)一基因組數(shù)據(jù)注釋和功能分析實(shí)習(xí)二真核生物基因結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)分析實(shí)習(xí)三芯片的基本數(shù)據(jù)處理和分析實(shí)習(xí)四蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能分析實(shí)習(xí)五蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)分析實(shí)習(xí)六系統(tǒng)生物學(xué)軟件實(shí)習(xí)課程內(nèi)容基因組學(xué)轉(zhuǎn)錄物組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)1現(xiàn)在是1頁\一共有47頁\編輯于星期二基因組序列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)基因組功能分析2現(xiàn)在是2頁\一共有47頁\編輯于星期二真核生物基因的主要結(jié)構(gòu)3現(xiàn)在是3頁\一共有47頁\編輯于星期二基因結(jié)構(gòu)分析開放讀碼框GENSCANGENOMESCANCpG島CpGPlot轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)POLYAH啟動(dòng)子/轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)PromoterScan密碼子偏好分析CodonWmRNA剪切位點(diǎn)NETGENE2Spidey選擇性剪切ASTD基因結(jié)構(gòu)分析常用軟件4現(xiàn)在是4頁\一共有47頁\編輯于星期二開放讀碼框的識(shí)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)5現(xiàn)在是5頁\一共有47頁\編輯于星期二基因開放閱讀框/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6現(xiàn)在是6頁\一共有47頁\編輯于星期二ORF識(shí)別：GENSCAN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7現(xiàn)在是7頁\一共有47頁\編輯于星期二8GENSCAN輸出結(jié)果：文本8現(xiàn)在是8頁\一共有47頁\編輯于星期二9GENSCAN輸出結(jié)果：圖形9現(xiàn)在是9頁\一共有47頁\編輯于星期二ORF識(shí)別：

GenomeScan提交待分析序列提交同源蛋白質(zhì)序列運(yùn)行GenomeScan10現(xiàn)在是10頁\一共有47頁\編輯于星期二GenomeScan輸出結(jié)果：文本預(yù)測(cè)外顯子位置、可信度等信息同源比對(duì)信息預(yù)測(cè)結(jié)果的氨基酸序列11現(xiàn)在是11頁\一共有47頁\編輯于星期二GenomeScan輸出結(jié)果：圖形12現(xiàn)在是12頁\一共有47頁\編輯于星期二課堂練習(xí)1使用GENESCAN預(yù)測(cè)序列中可能的ORF。2使用GENOMESCAN預(yù)測(cè)序列中可能的ORF。練習(xí)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。13現(xiàn)在是13頁\一共有47頁\編輯于星期二轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列分析

CpG島、轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)和啟動(dòng)子區(qū)域的預(yù)測(cè)14現(xiàn)在是14頁\一共有47頁\編輯于星期二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>50%，長(zhǎng)度>200bp的一段DNA序列。15現(xiàn)在是15頁\一共有47頁\編輯于星期二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.htmlweb16現(xiàn)在是16頁\一共有47頁\編輯于星期二提交序列文件提交序列參數(shù)選項(xiàng)CpG島的預(yù)測(cè)：CpGPlot現(xiàn)在是17頁\一共有47頁\編輯于星期二GENESCAN預(yù)測(cè)結(jié)果

起始為532bp

終止于51783bp18現(xiàn)在是18頁\一共有47頁\編輯于星期二轉(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)、UUUUUUC-GC-GG-CG-CU-AG-CG-CC-GG-CUUUUUUUUURNA5’3’AAUAAACAAAAAAAAAAAAA成熟mRNA5’3’AAUAAACAGUmRNA前體5’3’19現(xiàn)在是19頁\一共有47頁\編輯于星期二轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)預(yù)測(cè)：POLYAH

提交序列文件提交序列20現(xiàn)在是20頁\一共有47頁\編輯于星期二polyA位置GENESCAN預(yù)測(cè)結(jié)果

PolyA位點(diǎn)52490bpPOLYAH輸出結(jié)果21現(xiàn)在是21頁\一共有47頁\編輯于星期二啟動(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)22現(xiàn)在是22頁\一共有47頁\編輯于星期二原核和真核生物基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)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(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)23現(xiàn)在是23頁\一共有47頁\編輯于星期二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(dòng)子結(jié)合位點(diǎn)分析常用軟件24現(xiàn)在是24頁\一共有47頁\編輯于星期二啟動(dòng)子預(yù)測(cè)：PromoterScan提交序列25現(xiàn)在是25頁\一共有47頁\編輯于星期二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26現(xiàn)在是26頁\一共有47頁\編輯于星期二課堂練習(xí)1使用CpG

Plot預(yù)測(cè)基因的CpG

island位置。2使用PolyAH預(yù)測(cè)基因可能的轉(zhuǎn)錄終止的位置。3使用PromotorScan尋找基因上游序列里可能的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控區(qū)域。27現(xiàn)在是27頁\一共有47頁\編輯于星期二基因密碼子偏好性1.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28現(xiàn)在是28頁\一共有47頁\編輯于星期二基因密碼子偏好性: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)物種輸出格式(默認(rèn)不選)匯總所有基因的信息29現(xiàn)在是29頁\一共有47頁\編輯于星期二參數(shù)選擇計(jì)算所有指數(shù)選擇導(dǎo)入對(duì)應(yīng)物種CAI

FOP

CBI數(shù)據(jù)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)30現(xiàn)在是30頁\一共有47頁\編輯于星期二各項(xiàng)指數(shù)輸出結(jié)果密碼子使用頻率CodonW結(jié)果界面31現(xiàn)在是31頁\一共有47頁\編輯于星期二課堂練習(xí)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。32現(xiàn)在是32頁\一共有47頁\編輯于星期二內(nèi)含子/外顯子剪切位點(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）33現(xiàn)在是33頁\一共有47頁\編輯于星期二34現(xiàn)在是34頁\一共有47頁\編輯于星期二剪切位點(diǎn)識(shí)別：NetGene2http:///提交序列選擇物種35現(xiàn)在是35頁\一共有47頁\編輯于星期二NetGene2輸出結(jié)果供體位點(diǎn)受體位點(diǎn)可信度

相位36現(xiàn)在是36頁\一共有47頁\編輯于星期二mRNA剪切位點(diǎn)識(shí)別：SpideyNCBI開發(fā)的在線預(yù)測(cè)程序用于mRNA序列同基因組序列比對(duì)分析37現(xiàn)在是37頁\一共有47頁\編輯于星期二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38現(xiàn)在是38頁\一共有47頁\編輯于星期二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39現(xiàn)在是39頁\一共有47頁\編輯于星期二Spidey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40現(xiàn)在是40頁\一共有47頁\編輯于星期二課堂練習(xí)1練習(xí)兩種預(yù)測(cè)剪切位點(diǎn)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。41現(xiàn)在是41頁\一共有47頁\編輯于星期二選擇性剪切（Alternativesplicing）分析選擇性剪接是調(diào)控