生物信息学 多重序列比对及系统发生树的构建

多序列比对及系统进化树的构建

【实验目的】

1、掌握使用Clustalx进行序列多重比对的操作方法；

2、熟悉构建分子系统发生树的基本过程，掌握使用相关软件构建系统发生

树的操作方法。

【实验原理】

在现代分子进化研究中，根据现有生物基因或物种多样性来重建生物的进化史是一个非常重要的问题。一个可靠的系统发生的推断，将揭示出有关生物进化过程的顺序，有助于了解生物进化的历史和进化机制。

对于一个完整的进化树分析需要以下几个步骤：

⑴要对所分析的多序列目标进行比对。

⑵要构建一个进化树（phyligenetic tree）。

⑶对进化树进行评估，主要采用Bootstrap法。进化树的构建是一个统计学问题，所构建出来的进化树只是对真实的进化关系的评估或者模拟。如果采用了一个适当的方法，那么所构建的进化树就会接近真实的“进化树”。模拟的进化树需要一种数学方法来对其进行评估。

CLUSTALX和MEGA软件能够实现上述的建树步骤。CLUSTALX是Windows界面下的多重序列比对软件。MEGA是多个软件的压缩包，功能极其强大，主要包括五个方面的功能软件：i，DNA和蛋白质序列数据的分析软件。ii，序列数据转变成距离数据后，对距离数据分析的软件。 iii，对基因频率和连续的元素分析的软件。iv，把序列的每个碱基/氨基酸独立看待（碱基/氨基酸只有0和1的状态）时，对序列进行分析的软件。v，按照DOLLO简约性算法对序列进行分析的软件。vi，绘制和修改进化树的软件。

【实验内容】

1、使用CLUSTALX软件对一组蛋白质序列（leptin.txt）进行多重序列比对；

2、使用MEGA 软件包构建上述DNA分子系统发生树。

【实验方法】

一、用CLUSTALX软件对已知序列做多序列比对。

1、在NCBI数据库搜索人leptin的同源蛋白序列

2、下载leptin的同源蛋白序列8-10条，以FASTA格式保存为leptin.txt文件。

2、双击进入CLUSTALX程序，点FILE进入LOAD SEQUENCE，打开leptin.txt

文件。

3、点ALIGNMENT，在默认alignment parameters下，点击Do complete

Alignment 。在新出现的窗口中点击ALIGN进行比对，这时输出两个文件（默认输出文件格式为Clustal格式）：比对文件test.aln和向导树文件test.dnd。

二、用MEGA软件推导进化树

1、查找并下载Mega软件

2、安装Mega软件

3、应用Mega软件构建分子系统树：

1）双击打开Mega软件，在File下拉框中选Convert to mega format，将多重比对的.aln 文件转换为.meg文件，保存文件。

2）再次打开Mega软件，选择click me to activate a data file, 选转换后保存的.meg文件打开，进行相关序列分析。

3）系统进化分析：参照MEGA操作说明书进行。

【实验报告】

1、提交使用CLUSTALX及MEGA软件进行多重序列比对及构建系统发生树的结果；

2、总结使用MEGA软件构建系统发生树的主要步骤。