真核生物基因結(jié)構(gòu)的預測分析

真核生物基因結(jié)構(gòu)的預測分析1第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一基因組序列cDNA序列編碼區(qū)預測CodonbiasGCContent限制性酶切位點基因結(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)二級結(jié)構(gòu)預測結(jié)構(gòu)域分析重要信號位點分析三級結(jié)構(gòu)預測基因組功能分析2第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一真核生物基因的主要結(jié)構(gòu)3第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一基因結(jié)構(gòu)分析開放讀碼框GENSCANCpG島CpGPlot轉(zhuǎn)錄終止信號POLYAH啟動子/轉(zhuǎn)錄起始位點PromoterScan密碼子偏好分析CodonWmRNA剪切位點NETGENE2Spidey選擇性剪切ASTD基因結(jié)構(gòu)分析常用軟件4第4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期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)5第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一基因開放閱讀框/基因結(jié)構(gòu)分析識別工具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第6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一ORF識別：GENSCAN/GENSCAN.html結(jié)果返回到郵箱（可選）提交序列提交序列文件運行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第7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一8第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一9GENSCAN輸出結(jié)果：文本中間外顯子起始外顯子終止外顯子加尾信號啟動子中間外顯子權(quán)重9第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一10第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列分析

CpG島、啟動子區(qū)域和轉(zhuǎn)錄終止信號的預測11第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一CpG島的預測CpG島常位于真核生物基因轉(zhuǎn)錄起始位點，GC含>50%，長度>200bp的一段DNA序列。12第12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一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.htmlweb13第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一提交序列文件提交序列參數(shù)選項CpG島的預測：CpGPlothttp://www.ebi.ac.uk/Tools/emboss/cpgplot/預測單元窗口步移觀測值與期望值打分最小GC含量CpG島的長度反向鏈和互補鏈是否預測第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一15第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一GENESCAN預測結(jié)果

起始為532bp

終止于51783bp觀測值與期望值的比值GC含量的比值預測得到的CpG預測得到的CpG16第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄終止信號上游作用元件：AAUAAA下游作用元件：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5’3’17第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄終止信號預測：POLYAH/berry.phtml?topic=polyah&group=programs&subgroup=promoter

提交序列文件提交序列18第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一polyA位置GENESCAN預測結(jié)果

PolyA位點52490bpPOLYAH輸出結(jié)果對預測起佐證的作用權(quán)重吻合19第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一啟動子區(qū)結(jié)構(gòu)啟動子（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(Transcriptionstartsite,TSS)PYCAPY（嘧啶）核心啟動子元件(Corepromoterelement)TATAbox，Pribnowbox

（TATAA)上游啟動子元件(Upstreampromoterelement，UPE)CAATbox，GCbox，SP1，Otc增強子(Enhancer)20第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一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21第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一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啟動子結(jié)合位點分析常用軟件22第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一啟動子預測：PromoterScan/molbio/proscan/提交序列去掉該選項23第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一PromoterScan輸出結(jié)果找到的TATAbox和轉(zhuǎn)錄起始位點預測可能的轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子在提交序列中的位置24第24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一基因密碼子偏好性1.研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能中的作用2.在表達外源基因方面的作用3.在生物信息學研究中的作用25第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一基因密碼子偏好性:CodonW粘帖目的序列密碼子表的選擇http://mobyle.pasteur.fr/cgi-bin/portal.py?form=codonw#forms::codonw是否計算所有參數(shù)，一般選擇物種選擇，與表達物種有關，可以自行輸入。26第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一CAI(CodonAdaptationIndex)密碼子適應指數(shù)

目標基因與高表達基因的密碼子偏好性的相似程度。

（1完全相同，0完全不相同，本例為0.173）CBI(CondonBiasIndex)密碼子偏好指標

目標基因與隨機序列的最優(yōu)密碼子的差異程度

（1完全偏好，0隨機情況，可能為負值，本例為-0.049）Fop(Frequencyofoptimalcodon)最優(yōu)密碼子頻率

目標基因的最優(yōu)密碼子數(shù)與全部同義密碼子數(shù)的比值

（1完全偏好，0完全無偏好，本例為0.380）多個密碼子編碼同一個氨基酸，同義密碼子。有些物種偏好某些（1~2種）同義密碼子，這1~2種同義密碼子即為高表達密碼子。該現(xiàn)象叫密碼子偏好性。27第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一各項指數(shù)輸出結(jié)果密碼子使用頻率CodonW結(jié)果界面有效密碼子數(shù)GC含量同義密碼子總數(shù)有效密碼子總數(shù)外源表達蛋白的物理性質(zhì)（親疏水性）外源表達蛋白芳香性28第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一內(nèi)含子/外顯子剪切位點識別如何分析核酸序列中的外顯子組成？通過對特征序列(GT-AG)的分析進行直接的預測基因預測軟件（NetGene2）與相應的基因組序列比對，分析比對片段的分布位置（Spidey）29第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一30第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一剪切位點識別：NetGene2http://www.cbs.dtu.dk/services/NetGene2/提交序列選擇物種點擊31第31頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一NetGene2