生物信息學(xué)序列分析

1、1,,,Bioinformatics,2. Sequence Analysis,3. Phylogenetic analysis,REVIEWS,Identity/Similarity Homology 空位罰分 打分矩陣: PAM/Blosum 多序列比對,REVIEWS,分子量/等電點(diǎn) (BioXM)酶切位點(diǎn)分析(載體構(gòu)建)(BioXM)啟動子序列分析 (BLAST/Matinspector)Motif的尋找與序列的模

2、式識別(Scan motif/SMART)亞細(xì)胞定位 (ProComp)Others(BioXM),序列分析的內(nèi)容 -----為了功能的分析,BioXM的功能介紹,http://www.bio-soft.net,,BioXM的功能介紹,http://www.bio-soft.net,以SRZ1基因序列為例,,,,,,Motif預(yù)測：什么是Mo

3、tif? 為什么要預(yù)測它？Motif（基序），即氨基酸序列中的一些作用位點(diǎn)，比如酶的活性位點(diǎn)，修飾位點(diǎn)等．在論文中常常對新蛋白進(jìn)行此類分析，推測其可能的被修飾方式，或者具有什么活性．對我們進(jìn)一步了解它的功能具有指導(dǎo)意義．事實(shí)上，motif預(yù)測依賴于龐大的數(shù)據(jù)庫支持系統(tǒng)．說明：Prosite數(shù)據(jù)庫中的motif都是已知功能或特性的．,http://prosite.expasy.org/,,,,,Motif Scan: h

4、ttp://hits.isb-sib.ch/cgi-bin/PFSCAN,http://hits.isb-sib.ch/cgi-bin/PFSCAN,功能域(domain)預(yù)測：什么是domain? 為什么要預(yù)測它？Domain, 即氨基酸序列中的一些發(fā)揮功能的位點(diǎn)，如酶的活性位點(diǎn)，一些特殊的結(jié)構(gòu)．對分析該蛋白是什么蛋白具有重要的價(jià)值．Domain預(yù)測不依賴于龐大的數(shù)據(jù)庫，關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)的共性．不會預(yù)測出motif預(yù)測的那些修飾

5、位點(diǎn)．說明：domain搜索的數(shù)據(jù)不都是已知功能或特性的．現(xiàn)在已經(jīng)逐步整合了…,http://smart.embl-heidelberg.de/,亞細(xì)胞定位：判斷該蛋白可能在細(xì)胞內(nèi)的位置：細(xì)胞核？細(xì)胞質(zhì)？質(zhì)體？線粒體？質(zhì)膜？內(nèi)質(zhì)網(wǎng)？溶酶體？細(xì)胞外間隙……目的：該蛋白功能描述的重要依據(jù)．往往在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之前進(jìn)行初步分析，為實(shí)驗(yàn)方案提供依據(jù)．,,http://www.softberry.com,,Softberry的不足：

6、不能給出信號肽的（裂解）位置和核定位信號等序列的特征．因此：我們還采用SignalP和Predict NLS等程序進(jìn)行預(yù)測．,,http://genome.cbs.dtu.dk/services/SignalP/,,查找核定位信號：NLS,Promoter Analysis啟動子序列分析: 什么是啟動子? 首先要得到啟動子序列: 了解哪個位點(diǎn)是TSS, 哪個是起始ATG?,,,,,TSS,ATG,TATA,,,p

7、romoter,分析的目的:2)啟動子序列分析: a.可以初步判斷基因的表達(dá)是否有特異性, 是否與某個功能相關(guān),為下一步的實(shí)驗(yàn)提供依據(jù);b.為你當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋(或討論).比如, 你發(fā)現(xiàn)6PGDH基因的啟動子區(qū)存在W-box, 推測其可能受WRKY轉(zhuǎn)錄因子的控制, 參與植物的生物脅迫應(yīng)答,所以你打算做病原菌誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn);或者, 你首先實(shí)驗(yàn)證實(shí)了6PGDH基因受病原菌的誘導(dǎo), 進(jìn)而你在啟動子區(qū)域發(fā)現(xiàn)了這樣的cis-e

8、lement(如W-box), 那么推測6PGDH基因受誘導(dǎo)可能通過WRKY因子控制, 同時(shí)也驗(yàn)證了你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.,分析的目的:2)啟動子序列分析: 所以首先,我們必須得到啟動子序列,一般在TSS之前2000bp內(nèi)（也可以選擇起始密碼子之前2000bp左右）如何通過生物信息學(xué)方法確定TSS? 1)軟件預(yù)測,如Softberry; 2)搜索EST數(shù)據(jù)庫; 3)是否能找到全長cDNA序列. 4)如果實(shí)在無法判

9、斷TSS,則將ATG之前2000bp序列進(jìn)行預(yù)測.當(dāng)然也可以配合實(shí)驗(yàn)! 確定可能的TSS之后,通過RT-PCR進(jìn)行驗(yàn)證.,分析的目的:2)啟動子序列分析: 如何通過生物信息學(xué)方法確定TSS? 以AF486280為例.首先要找到包含AF486280的基因組序列.,,2)啟動子序列分析: 如何通過生物信息學(xué)方法確定TSS? 以AF486280為例.首先要找到包含AF486280的基因組序列.,,分析的目的:2)啟動子

10、序列分析: 如何通過生物信息學(xué)方法確定TSS? 以AF486280為例.選擇了大概13kb的包含AF486280的序列,方法一: 用FGENESH預(yù)測.,,TTATAAAAAGGATTGACATTTGTATTCCATTGTTA,,http://www.softberry.com,2)啟動子序列分析: 如何通過生物信息學(xué)方法確定TSS? 以AF486280為例.選擇了大概13kb的包含AF486280的序列,方法二: 用Fru

11、itfly網(wǎng)站的promoter預(yù)測程序預(yù)測.,2)啟動子序列分析: 如何通過生物信息學(xué)方法確定TSS? 以AF486280為例.選擇了大概13kb的包含AF486280的序列,方法二: 用Fruitfly網(wǎng)站的promoter預(yù)測程序預(yù)測.,,,2)啟動子序列分析: 如何通過生物信息學(xué)方法確定TSS? 以AF486280為例.選擇了大概13kb的包含AF486280的序列,方法三: 用全長cDNA比對預(yù)測. (搜索nr數(shù)據(jù)

12、庫),,ggctgcacgc ctttccgcga,,與fruitfly網(wǎng)站的預(yù)測結(jié)果非常接近!!,2)啟動子序列分析: 如何通過生物信息學(xué)方法確定TSS? 以AF486280為例.選擇了大概13kb的包含AF486280的序列,方法四: 搜索dbEST,2)啟動子序列分析: 如何通過生物信息學(xué)方法確定TSS? 以AF486280為例.,方法四: 搜索dbEST,We care??,,,2)啟動子序列分析: 如何通過生物信

13、息學(xué)方法確定TSS? 以AF486280為例.,方法四: 搜索dbEST,,atcgctgcacgcctttccgcgatttcgtca,,與fruitfly的結(jié)果幾乎一致. 因此,我們初步認(rèn)為ATC..為TSS,2)啟動子序列分析:,確定TSS后的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證也是很重要的.可以選擇推測的TSS之前, 之后的序列設(shè)計(jì)引物, 進(jìn)行RT-PCR擴(kuò)增, 初步確定TSS. (該步驟也可以不做)下一步: 選擇TSS(or ATG)之

14、前的2000bp左右的序列, 通過MatInspector程序進(jìn)行分析.,1、BLAST檢索NR或基因組數(shù)據(jù)庫， 打開檢索結(jié)果，選取基因起始部分拷貝至BioXM軟件，手工查找；2、自動搜索：適合于水稻等基因組公布的作物,而且一般只限定于查找ATG上游序列。,2)啟動子序列分析:,,,,,Select more than 2000bp sequence and copy it into BioXM,注意是否需要將序列反向互補(bǔ)？查找SR

15、Z1基因的起始序列．,藍(lán)色部分即為啟動子序列,2)啟動子序列分析: Easy way: 直接通過網(wǎng)站查詢某個基因的啟動子序列。,,2)啟動子序列分析: http://www.genomatix.de/,,2)啟動子序列分析: http://www.genomatix.de/,,2)啟動子序列分析: http://www.genomatix.de/,,2)啟動子序列分析: http://www.genomatix.de/,2)

16、啟動子序列分析: http://www.genomatix.de/,可以直接將結(jié)果放在論文里發(fā)表.,2)啟動子序列分析:Stress promoter 1.0,2)啟動子序列分析:Stress promoter 1.0,2)啟動子序列分析: other choices:,EMBOSS 6.3.1: tfscan,In Class Exercise,,1. Search for rice ZFP252 protein sequence,

17、 predict the MW and pI(BioXM);2. Subcellular localization prediction for ZFP252(ProtCOMP);3. Motif(Motif Scan) prediction for ZFP252;4. Extract the ZFP252 promoter sequence(~1800bp upstream sequence)(BLAST) ** 5. (Op