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文档简介
1、生物信息学上机练习,生物序列的信息检索 多序列比对及进化树的构建 (选做) Phylip使用,1,序列的数据库信息检索示例,待查询序列: CCCCTGCCTGGCAGCCCTTTCTCAAGGACCACCGCATCTCTACATTCAAGAACTGGCCCTTCTTGGAGGGCTGCGCCTGCACCCCGGAGCGGATGGCCGAGGCTGGCTTCATCCACTGCCCCACTGAGAACGAGCCAGACTTGGCCCAGTGTTTCTTCTGCTTCAAGGAGCTGGAAGGCTGGGAGCCAGATGACGACCCCATAGAGGAACATAAAAAGCATTCGTCCGGTT
2、GCGCTTTCCTTTCTGTCAAGAAGCAGTTTGAAGAATTAACCCTTGGTGAATTTTTGAAACTGGACAGAGAAAGAGCCAAGAACAAAATTGCAAAGGAAACCAACAATAAGAAGAAAGAATTTGAGGAAACTGCGGAGAAAGTGCGCCGTGCCATCGAGCAGCTGGCTGCCATGGATTGAGGCCTCTGGC,问题,1,这是什么基因?基因的标识符是什么?在基因组上的定位是怎样的? 2,编码的蛋白质多少个氨基酸?序列标识符为?序列是? 3,该蛋白没有保守的功能结构域 ? 4,该蛋白亚细胞定位是?它的功能是怎样的? 5,该蛋白在真
3、核生物中是否保守? 6,该蛋白有没有三级结构信息,答案 1. 该基因为人的BIRC5基因;基因标识符:NM_001168.2;染色体定位:17号染色体,76210277.76221716; 2. 人的BIRC5蛋白质包含142个氨基酸,序列标识符为:NP_001159.2; 序列为:MGAPTLPPAWQPFLKDHRISTFKNWPFLEGCACP 3. BIRC5具有保守的功能结构域BIR; 4. BIRC5的细胞亚定位:胞质,核;其功能有: (1) 在瘤形成过程中可能起一定作用; (2) 阻碍G2/M期的细胞编程性凋亡; (3) Chromosomal passenger complex
4、 (CPC)的成员之一。等等。 5. 该基因在真核生物中最保守很可能是来自毛猩猩Pongo abelii的BIRC5蛋白:Q5RAH9; 6. 该蛋白的三级结构已知,在PDB中的标识符为1E31等,2,多序列比对及进化树构建,构建Cytochrome C1家族进化树 在Uniprot数据库中搜索Cytochrome C1在不同物种中的氨基酸序列,下载fasta文件 使用MEGA软件对结果进行分析: 1)多序列比对(MSA multiple sequence alignment) 2)构建进化树,Cytochrome C1家族序列获取,工具网站 / advanced sea
5、rch customize,调整结果显示格式,选择想要显示的内容,例如显示列为 Entry name Organism Sequence Protein names save 以蛋白名称:Cytochrome C1为关键词搜索,搜索结果,编辑Fasta序列文件,选择搜索结果中Entry name 以“CY1_”开头的序列(选十几个物种序列,每一个种属只选一个序列,即entry name一样的只选择一个即可) 点retrieve,编辑Fasta序列文件,Download FASTA格式的文件 直接下载下来的序列名称会很累赘,可以将该文件以文本形式打开,对序列名称进行编辑,让其看起来更加简洁明了,
6、Fasta文件格式,以为开头,后接序列名称,重启一行,输入序列 CY1_BOVIN MAAAAATLRGAMVGPRG CY1_YEAST MFSNLSKRWAQRTLSKS CY1_HUMAN MAAAAASLRGVVLGPRG,Fasta文件要求,序列名称中不含有 = 字符 氨基酸序列可以分成多行,但内部不要有空格 每个序列的title仅保留蛋白/基因名称+种属来源,如:CY1_YEAST,MEGA 5软件使用,打开MEGA 5,拉开Align菜单,选择Edit/Build Alignment,MEGA 5软件使用,Creat a new Alignment 选择Protein,MEGA
7、5软件使用,在新弹出的窗口中,选择Data-Open-Retrieve Sequences from File,然后导入刚才保存的fasta文件,多序列比对,Ctrl+A选择全部序列,Aligment-Align by ClustalW,多序列比对,可以修改各补偿值等参数,点OK,多序列比对,多序列比对完成 Dateexport alignment, 导出MEGE format和 Fasta format两份结果, 得到一个*.meg文件 和一个*.fas文件,进化树构建,关闭Alignment窗口,回到MEGA软件主窗口,File - Open A File/Session,打开之前保存的*
8、.meg文件,进化树构建,选择Phylogeny-Construct/Test Neighbor-Joining Tree 点yes,进化树构建& bootstrap 验证,点compute,Bootstrap method 验证进化树,点开选择 bootstrap,调整树的形状及树枝长度,去掉不可信的分支,从排列的多序列中随机有放回的抽取某一列,构成相同长度的新的排列序列; 重复上面的过程,得到多组新的序列; 对这些新的序列进行建树,再观察这些树与原始树是否有差异,以此评价建树的可靠性。 一般Bootstrap的值70,则认为构建的进化树较为可靠,3,(选做) Phylip使用 自展法- 进
9、化树的可靠性分析 Bootstrap Method,随机有放回的抽取原始数据的一列,直到列数和原始数据一样,有放回意味着有些列被采到多次,有的列没有采到,比较一致性,两种做法,Phylib采用,Phylip软件包介绍,由华盛顿大学遗传学系开发,免费的系统发育分析软件包。 几乎最广泛使用的系统发生分析程序,主要包括以下几个程序组:分子序列组,距离矩阵组,基因频率组,离散字符组,进化树绘制组。 访问及免费下载地址:/phylip.html,Phylip软件包介绍,Phylip包含了35个独立的程序,这些独立的程序都实现特定的功能,这
10、些程序基本上包括了系统发生分析的所有方面。 多种不同平台的版本(包括windows,Macintosh,DOS,Linux,Unix和OpenVMX)。 Phylip软件包的文档是非常详细的,对于每个独立的程序,都有一个独立的文档,详细的介绍了该程序的使用及其说明,outfile是一个记录文件,记录了分析的过程和结果,可以直接用文本编辑器(如写字板)打开。 outtree是分析结果的树文件,可以用phylip提供的绘树程序打开查看,也可以用其他的程序来打开,如treeview等,Phylip软件包的应用,由于默认输出的名字是一样的,为了防止被覆盖,要把默认的输出名字改一下,Windows 版本
11、的phylip软件包,现有8段protein序列: P1 MPRFAANLSMMFTEVPFIERFAAARKAGFDAVEFLFPYNYSTLQIQKQLE P2 MPRFEANLSMMFTEVPFAERFADARKAGFDAVEFLFPYCYSDLQIQCQLE P3 WPRFEANLSMMFTEVPFAERFADARKIGFDAEEFLFPYCYSDLQIQCQLE P4 MPCFAANLSMMFTEVPFIERFAAARKAGFDAVEFLFPYNYSTLQIQKQLE P5 MPRFEANLSMEFTAVPFIERFADARKAGFDAVEFLFPYCYSTLQIQKQLE P6 M
12、PRFEANLSMMFTEVPFAERFADARKAGFDAEEFLFPYCYSDLQIQCQLE P7 MPRFEANLSMEFTEVPFIERFADARKAGFDAVEFLFPYCYSTLQIQKQLE P8 WPRFEANLSMMFTEVPFAERFADARKAGFDAEEFLFPYCYSDLQIQCQLE,示例:Phylip软件包构建进化树,新建文本文件 testSeq.fasta 复制以下序列,注意最后是fasta格式,第一步:使用CLUSTALX多序列比对, File/Load Sequenes读入testSeq.fasta,输出格式File/Save Sequenes as 为*
13、.PHY,这步的目的是完成格式转换,准备构建进化树的序列,PHY的格式,输出的*.PHY文件: 8和50分别表示8个序列和每个序列有50个氨基酸,第二步:双击打开SEQBOOT ,按路径输入刚才生成的 *.PHY文件;设定适当参数;输出outfile文件,注意输入正确的文件地址,可以把文件拷到当前目录,随机数,可以使用默认值,输入Y,这步的目的是用Bootstrap的方法产生多个复本,重命名Outfile文本文件为Outfile1,打开如下: (包括了100个replicates,第三步:打开PROTPARS(最大简约法),输入Outfile1文件后如下显示: 设定适当参数;运行输出outfile和treefile文件,目的是构建各个副本的进化树,多组数据,重命名Outfile文本文件为Outfile2,重命名OutTree为OutTree2;打Outfile2开如右: (包括了100个replicates的结果,第四步:打开CONSENSE程序,输入outtree2,运行输出outfile和treefile文件。分别重命名为outfile3和treefile3.tre,该步骤目的是综合100个复本,构建一致的进化树,获得的结果文件中,文本文件outfile3显示如下,outfile,树文件outtree3.tre用TR
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