上機課件多序列比對與分子進化分析.ppt

1、上機三多序列比對與分子進化分析,教學(xué)目標,了解： 多序列比對的主要方法 基因組進化的意義 理解： 漸進算法的基本原理 系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建步驟 掌握： 使用CLustalX、 MUSCLE進行多序列比對 使用MEGA構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,資料準備與實驗內(nèi)容,資料下載地址： 下載“上機三_多序列比對與分子進化分析.rar” 資料內(nèi)容： 多序列比對軟件 ClustalX: clustalx-2.1-win.msi 多序列比對軟件 muscle: muscle3.6 指導(dǎo)樹查看軟件TreeView: TreeView 進化分析軟件 MEGA4：MEGA4_setup.exe

2、MEGA使用說明：MEGA4.1使用指南.pdf 超級文本編輯器UltraEdit32：UltraEdit-32 來自21個物種的血紅蛋白家族序列：HBA.fasta 來自13個物種的酪蛋白家族序列：CASA1.fasta,實驗內(nèi)容,1. 蛋白質(zhì)家族數(shù)據(jù)庫Pfam的使用 2. 使用ClustalX對血紅蛋白alpha亞基家族序列HBA.fasta （HBA）進行多序列比對 3. 使用Muscle對對血紅蛋白alpha亞基家族序列HBA.fasta （HBA）進行多序列比對 4.使用MEGA4 ，構(gòu)建血紅蛋白alpha亞基家族HBA （21個物種）的系統(tǒng)發(fā)育樹,安裝程序,安裝ClustalX程序

3、 看看程序安裝到了何處？ 安裝指導(dǎo)樹顯示程序TreeView 解壓縮Muscle程序到本地磁盤， 如E:muscle3.6 綠色軟件，不用安裝耶！ 安裝MEGA軟件，MEGA4_setup.exe,查看序列文件,使用UltraEdit查看HBA.fasta文件： 21條血紅蛋白alpha亞基（HBA）數(shù)據(jù) 序列為fasta格式 各序列的物種來源如下：,操作一：蛋白質(zhì)家族數(shù)據(jù)庫Pfam的使用,Pfam網(wǎng)址：/,Question,有一條蛋白質(zhì)序列如下： MKWVWALLLLAALGSGRAERDCRVSSFRVKENFDKARFSGTWYAMAKKDPE

4、GLFLQDNIV AEFSVDETGQMSATAKGRVRLLNNWDVCADMVGTFTDTEDPAKFKMKYWGVASFLQKGND DHWIVDTDYDTYAVQYSCRLLNLDGTCADSYSFVFSRDPNGLPPEAQKIVRQRQEELCLA RQYRLIVHNGYCDGRSERNLL,利用Pfam的搜索功能，回答： 該序列屬于哪個家族？該家族在Pfam中的編號是什么？ 該家族共同含有哪一個結(jié)構(gòu)域？,進行序列搜索,輸入序列,進行檢索,在Pfam中進行序列檢索,檢索結(jié)果,可以看出輸入的序列含有一個結(jié)構(gòu)域Lipocalin，屬于Lipocalin家族,點擊這里查看Lipocal

5、in家族的詳細信息,Lipocalin家族在Pfam中的編號是PF00061,操作二：使用ClustalX進行多序列比對,實驗?zāi)康模?理解漸進算法比對原理，熟悉和掌握ClustalX的使用和比對結(jié)果分析。 實驗內(nèi)容： 使用ClastalX對血紅蛋白alpha亞基家族序列HBA.fasta （HBA）進行多序列比對,操作步驟：,1、輸入序列文件 2、設(shè)定比對參數(shù) 3、進行比對 4、分析結(jié)果 5、使用TreeView查看指導(dǎo)樹文件,Use your mind!,獨立思考，完成上述多序列比對任務(wù) 如果遇到困難，可參考接下來的使用指導(dǎo)。,導(dǎo)入序列文件,“File” “Load Sequence”,注意

6、：序列文件要存儲在英文目錄下，否則會打不開,序列導(dǎo)入成功,設(shè)定一些比對參數(shù),Alignment Parameters,參數(shù)設(shè)定窗口,空位罰分,空位擴展罰分,執(zhí)行比對,Do Complete Alignment,比對結(jié)果保存,E:/data/HBA.dnd,E:/data/HBA.aln,點擊OK,比對結(jié)果,保守殘基,次保守殘基,結(jié)果初步分析：保守區(qū)域分析,在Pfam數(shù)據(jù)庫中搜索HBA.fasta中的任意一條序列，查找證實該序列含有結(jié)構(gòu)域Globin 例如將HBA.fasta中的第一條序列輸入到Pfam中進行檢索 HBA_ACCGE MVLSANDKTNVKNVFTKIGGHAEEYGAETLE

7、RMFTTYPPTKTYFPHFDLHHGSAQIKAHGKKVVGALIEAVNHIDDIAGALSKLSDLHAQKLRVDPVNFKLLGQCFLVVVAIHHPSVLTPEVHASLDKFLCAVGNVLTAKYR,選擇保存結(jié)果文件的格式,Save Sequence as,保存比對結(jié)果的選擇項,Clustal Format,使用TreView查看指導(dǎo)樹文件,使用TreView打開HBA.dnd文件，查看指導(dǎo)樹,注意：指導(dǎo)樹并不是嚴格意義上的進化樹,操作三：使用MUSCLE進行多序列比對,MUSCLE使用流程： 解壓縮MUSCLE到硬盤 拷貝序列文件HBA.fasta到muscle文件夾

8、內(nèi) “開始”菜單運行“CMD”，進入命令行操作系統(tǒng) 命令行操作進入到muscle目錄 運行 muscle命令，查看參數(shù)設(shè)置說明 進行序列比對操作,DOS命令行操作基本命令,運行命令“muscle”，查看使用說明與參數(shù)設(shè)置,E:muscle3.6,MUSCLE：使用說明,muscle -in HBA.fasta -out HBA.aln -clw,MUSCLE：使用說明,基本操作命令： muscle -in HBA.fasta -out HBA.aln -clw,程序名稱,輸入控制 指令,輸入文件名稱,輸出控制指令,結(jié)果保存文件名稱,輸出格式控制指令,使用MUSCLE 進行比對過程演示,注意：動

9、畫需要放映PPT才可播放,使用UltraEdit查看比對結(jié)果,用UltraEdit打開HBA.aln文件查看多序列比對結(jié)果,操作四 構(gòu)建血紅蛋白alpha亞基家族HBA 的系統(tǒng)發(fā)育樹,MEGA4啟動界面,第一步：導(dǎo)入序列進行多序列比對序列HBA.fasta,Create a new alignment ：是在你沒有任何比對的時候使用，比如你只有一個fasta 格式的序列就可以選擇這個選項。 Open a saved alignment session：使用它可以打開一個我們已經(jīng)比對好的序列文件； Retieve a sequence from a file ：這種情況同第一種情況相似，只是不用

10、選擇是DNA 還是蛋白質(zhì)序列比對，選擇的也是fasta 格式的文件，打開后的界面都是一樣的。,選擇序列文件HBA.fasta，并打開,HBA序列文件打開后的序列編輯窗口,序列編輯窗口各菜單說明,請對照使用指南（MEGA4.1使用指南.pdf）了解序列編輯窗口各菜單的功能,執(zhí)行多序列比對,多序列比對參數(shù)設(shè)置,比對完成，保存結(jié)果,點擊保存,在彈出對話框中寫入數(shù)據(jù)的標題，即你對數(shù)據(jù)的描述（也可不寫） ，點擊OK,關(guān)閉多序列比對窗口后，導(dǎo)入比對結(jié)果,點擊OK導(dǎo)入比對后的序列,出現(xiàn)比對結(jié)果編輯窗口，關(guān)閉該窗口,進化分析功能菜單在主窗口出現(xiàn)，對照使用指南了解進化分析主窗口各菜單的基本功能,構(gòu)建帶檢驗的MP進化樹,參數(shù)設(shè)置窗口,點這里開始構(gòu)建進化樹,MP一致性樹,這幾個按鈕可以對樹進行編輯,帶遺傳標尺的進化樹,樹枝長度表示遺傳距離的進化樹,鄰接法(N-J)構(gòu)建進化樹,N-J一致樹,最小進化法構(gòu)建進化樹,最小進化一致樹,算術(shù)平均非加權(quán)對群法UPGMA,它假設(shè)沿著進化樹分支的變化速率為一個常數(shù)，而距離近似為非加權(quán)的。UPGMA 法由計算關(guān)系最近序列間的枝長開始，然后計算序列對與下一個序列