真核生物基因结构的预测分析方法软件市公开课金奖市赛课一等奖课件

1实习二真核生物基因结构预测分析浙江加州国际纳米技术研究院11月苏锟楷楼小燕韩序蒋琰第1页2实习一基因组数据注释和功效分析实习二真核生物基因结构预测分析实习三芯片基本数据处理和分析实习四蛋白质结构与功效分析实习五蛋白质组学数据分析实习六系统生物学软件实习课程内容基因组学转录物组学蛋白质组学系统生物学第2页3基因组序列cDNA序列编码区预测CodonbiasGCContent限制性酶切位点基因结构分析选择性剪切转录调控因子序列比对功效注释KEGGGO系统发育树蛋白质序列翻译蛋白质理化性质二级结构预测结构域分析主要信号位点分析三级结构预测基因组功效分析第3页4真核生物基因主要结构第4页5基因结构分析开放读码框GENSCANGENOMESCANCpG岛CpGPlot转录终止信号POLYAH开启子/转录起始位点PromoterScan密码子偏好分析CodonWmRNA剪切位点NETGENE2Spidey选择性剪切ASTD基因结构分析惯用软件第5页6开放读码框识别开放读码框（openreadingframe,ORF)

是一段起始密码子和终止密码子之间碱基序列ORF是潜在蛋白质编码区第6页7基因开放阅读框/基因结构分析识别工具ORFFinder

NCBI通用BestORFSoftberry真核GENSCANMIT脊椎、拟南芥、玉米GeneFinderZhanglab人、小鼠、拟南芥、酵母FGENESHSoftberry真核(基因结构)GeneMarkGIT原核GLIMMER

Maryland原核FgenesSoftberry人（基因结构）FgeneSVSoftberry病毒GenerationORNL原核FGENESBSoftberry细菌（基因结构）GenomeScan

MIT脊椎、拟南芥、玉米GeneWise2EBI人GRAILORNL人、小鼠、拟南芥、果蝇第7页8ORF识别：GENSCAN结果返回到邮箱（可选）提交序列提交序列文件运行GENSCAN显示氨基酸或CDS序列序列名称（可选）是否显示非最优外显子选择物种类型第8页99GENSCAN输出结果：文本第9页1010GENSCAN输出结果：图形第10页11ORF识别：

GenomeScan提交待分析序列提交同源蛋白质序列运行GenomeScan第11页12GenomeScan输出结果：文本预测外显子位置、可信度等信息同源比对信息预测结果氨基酸序列第12页13GenomeScan输出结果：图形第13页14课堂练习1使用GENESCAN预测序列中可能ORF。2使用GENOMESCAN预测序列中可能ORF。练习用序列文件在c:\zcni\shixi2文件下，名字为clone.fasta，使用写字板打开查看。第14页15转录调控序列分析

CpG岛、转录终止信号和开启子区域预测第15页16CpG岛预测CpG岛常位于真核生物基因转录起始位点，GC含>50%，长度>200bp一段DNA序列。第16页17CpGIsland分析惯用软件CpGIslandWebCpGPlotWebCpGfinderWebCpGi130webCpGproDweb第17页提交序列文件提交序列参数选项CpG岛预测：CpGPlot第18页19GENESCAN预测结果

起始为532bp

终止于51783bp第19页20转录终止信号上游作用元件：AAUAAA下游作用元件：GCrich二重对称区、UUUUUUC-GC-GG-CG-CU-AG-CG-CC-GG-CUUUUUUUUURNA5’3’AAUAAACAAAAAAAAAAAAA成熟mRNA5’3’AAUAAACAGUmRNA前体5’3’第20页21转录终止信号预测：POLYAH

提交序列文件提交序列第21页22polyA位置GENESCAN预测结果

PolyA位点52490bpPOLYAH输出结果第22页23开启子区结构开启子（Promoter）位于结构基因5’端上游，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA结合并含有转录起始特异性。转录起始位点(Transcriptionstartsite,TSS)PYCAPY（嘧啶）关键开启子元件(Corepromoterelement)TATAbox，Pribnowbox

（TATAA)上游开启子元件(Upstreampromoterelement，UPE)CAATbox，GCbox，SP1，Otc增强子(Enhancer)第23页24原核和真核生物基因转录起始位点上游区结构原核生物真核生物TTGACATATAATAmRNA＋1－10－35PyAPyTATAATGC区CAAT区mRNA＋1－40－25－110增强子上游开启子元件，UPE关键开启子元件转录起始位点第24页25PromoterScanWebPromoserWebNeuralNetworkPromoterPredictionWebSoftberry:BPROM,TSSP,TSSG,TSSWWebMatInspectorWebRSATWebCisterWeb开启子结合位点分析惯用软件第25页26开启子预测：PromoterScan

提交序列第26页27PromoterScan输出结果找到TATAbox和转录起始位点预测可能转录因子转录因子在提交序列中位置第27页28课堂练习1使用CpG

Plot预测基因CpG

island位置。2使用PolyAH预测基因可能转录终止位置。3使用PromotorScan寻找基因上游序列里可能转录因子调控区域。第28页基因密码子偏好性291.研究蛋白质结构功效中作用2.在表示外源基因方面作用3.在生物信息学研究中作用第29页基因密码子偏好性:CodonW30粘帖目序列密码子表选择如需计算FOP/CBI选择对应物种如需计算CAI选择对应物种输出格式(默认不选)汇总全部基因信息第30页31参数选择计算全部指数选择导入对应物种CAI

FOP

CBI数据计算有效密码子数计算GC含量计算GC3s含量计算同义密码子数量计算同义密码子第三位碱基组成密码子总数第31页32各项指数输出结果密码子使用频率CodonW结果界面第32页课堂练习使用CodonW分析基因密码子使用偏好，了解密码子偏好分析中各指数含义。33第33页34内含子/外显子剪切位点识别怎样分析核酸序列中外显子组成？经过对特征序列(GT-AG)分析进行直接预测基因预测软件（NetGene2）与对应基因组序列比对，分析比对片段分布位置（Spidey）第34页35第35页36剪切位点识别：NetGene2http:///提交序列选择物种第36页37NetGene2输出结果供体位点受体位点可信度

相位第37页38mRNA剪切位点识别：SpideyNCBI开发在线预测程序用于mRNA序列同基因组序列比对分析第38页39Spidey同源序列取得:序列比对经过BLAST进行序列比对，找到可能同源相同性好一系列mRNA序列。BLAST比对到三条mRNA序列第39页40输入基因组序列或序列数据库号输入相同性序列判断用于分析序列间差异，并调整比对参数不受默认内含子长度限制，默认长度：内部内含子为35kb,末端内含子为100kb比对阈值选择物种输出格式选择第40页41Spidey输出结果第一条蓝色序列为基因组序列，橘黄色为外显子外显子对应于基因组上起始/结束位置外显子对应于mRNA/cDNA上起始/结束位置供体、受体位点外显子长度一致性百分比错配和gap外显子序号序列联配结果第41页42课堂练习1练习两种预测剪切位点软件使用，NetGene2和Spidey。2

Spidey同源序列文件保留在c:\zcni\shixi2文件下，名字为Spidey.txt，使用写字板打开查看。第42页43选择性剪切（Alternativesplicing）分析选择性剪接是调控基因表示主要机制了解不一样物种、细胞、发育阶段、环境压力下基因调控表示机制第43页44选择性剪接类型选择性剪切五种基本类型:内含子保留.5‘端选择性剪切位点.3’端选择性剪切位点.外显子遗漏.互斥外显子.第44页45查询选择性剪切相关网站

综合综合综合人线虫拟南芥从已知基因功效推测剪切机