4章-核酸序列分析报告
生物信息学核酸序列分析
此外，运行 Motif 程序可在共有序列中搜索已知的蛋白质模式。Motif 在蛋白质序列中 搜索在 PROSITE，蛋白质位点和模式的 PROSITE 字典中已知的蛋白质模式。如果辨识出一个 Motif，则给所有序列增加一个特征，并标出它的位置。图 4.9 显示了一个蛋白质序列的匹 配、一个共有序列以及 Motif 搜索的结果。
(3)用查询序列搜索数据库，将找到的条目与查询序列进行对比并产生进化系统树
克隆并测序一个未知功能基因的用户可能希望在一个数据库中搜索相似的序列。如果搜 索到了，用户可能进一步希望创建与查询序列最相似的序列的多序列对比并产生数据的种系 图。
往 SeqLab Editor 中添加一个查询序列并从 Functions 菜单中选取 FASTA 程序。FASTA 程序在数据库中搜索与查询序列相似的序列。输出文件可从 Output Manager 窗口中加以显 示并直接添加到 SeqLab Editor 中。在这个输出文件中数据库条目与查询序列局部相似性最 好的区域被加以标记。如果要显示的话，每个数据库条目只有这种区域可以显示在 SeqLab Editor 中。不要的条目可以从 SeqLab Editor 中一起被删除。
(5)对比相关的蛋白质序列，计算对比结果的共有序列，辨识序列中新的特征序列模式，在 数据库中搜索包含此模式的序列或在对比结果的共有序列中搜索已知的蛋白质模式
辨识了一组相关序列的用户可能希望对其进行对比并计算对比结果的共有序列。如果可 以在对比结果中找到保守模式，用户可能希望在数据库中搜索包含这种模式的其它序列。用 户可能还希望在计算出的共有序列搜索已知的蛋白质模式。
第四章 核酸序列分析-1.
31
1）对于已知蛋白，可进行数据库搜索判断序列的可靠性。 2）对于未知新基因，则需要参考序列的其他特定信息。
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33
许多程序对DNA序列一次进行全部6个阅读框的翻译。
程序之一：EBI著名软件包EMBOSS中的Transeq
/emboss/transeq/
特点： 1）输入序列可以是原始序列，也可以是GCG，Fasta， EMBL，GenBank，PIR等格式。 2）可一次翻译成1条，同向3条，双向6条蛋白质序列。 3）翻译时可选择标准密码子或其他类型的密码子
4 具有复杂的基因转录调控方式
5 具有丰富的可变剪接 6 有明显的CpG岛、密码子使用具有偏好性
四、DNA序列分析基本内容
9
序列一般性分析 基因识别与鉴定
非编码区分析及调控元件识别
§4.2 DNA序列的一般分析
11
重要分析工具网站
华北制药集团的谈杰创建的一个非常有用的生 物信息学资源网站。 /index.html
34
Transeq主页
翻译结果（6框架）
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程序之二： ExPASy的Translate Tool /tools/dna.html 特点： 1）程序简单，没有太多的可选项，运行速度快。
2）一次翻译双向6条蛋白质序列。
3）输出结果较Transeq清楚，不仅将终止密码子用 Stop英文单词表示，还将起始密码子以MET标记出来
国外主要网站 http://mobyle.pasteur.fr/cgi-bin/portal.py/ /Tools/index.html /
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各种生 物信息 学软件
法国巴斯德研究所：http://mobyle.pasteur.fr/cgibin/portal.py#forms::revseq
核酸序列分析
思考题
1.第一代DNA测序技术的核心技术 A.Sanger的双脱氧链终止法 B.Maxam和Gilbert的化学降解法 C.荧光标记技术 D.PCR技术 E.DNA自动分析技术
2. Sanger双脱氧链终止法使用的链终止物
A. NTP
B. dNTP
C. ddNTP
D. a-32P-dNTP E. a-35S-dNTP
• 反应体系中包含：模板 DNA,
Taq酶, dNTPs, ddNTPs和测 序引物；
• 反应过程：
变性－复性－延伸－终止
双脱氧链终止法基本原理：
➢利用DNA聚合酶不能
够区分dNTP和ddNTP的
特性，使ddNTP参入到
寡核苷酸链的3’-末端。
因为ddNTP 3’不是-OH，
不能与下一个核苷酸聚
合延伸，从而终止DNA 链的增长。
目前，应用最广泛的应用生物系统公司(applied biosystems ，ABI)3730系列自动测序仪即是基于毛细管 电泳和荧光标记技术的DNA测序仪。
如ABI3730XL测序仪拥有96道毛细管，4种双脱氧核 苷酸的碱基分别用不同的荧光标记，在通过毛细管时不同长 度的DNA片段上的4种荧光基团被激光激发，发出不同颜色 的荧光，被CCD检测系统识别，并直接翻译成DNA序列。
2011：5000美元测定一个人类基因组 2014：上万元测定一个人类基因组
未来目标：1000/100 美元测定一个人类基因组
1、第一代DNA测序技术
第一代DNA测序技术： 传统的双脱氧链终止法、化学降解法以及在它们的基
础上发展来的各种DNA测序技术。
第一代DNA测序技术包括：双脱氧链终止法、化学降 解法、荧光自动测序技术。
核酸序列分析泛讲
基因结构分析 （1）原核基因结构
• 原核生物基因组小，基因密度高，很少存在重复序列， 一个基因是由编码一个蛋白质或RNA的开封阅读框构成， 中间没有间断。 • 细菌的起始密码子为: ATG, GTG, TTG • 核糖体结合位点(Shine-Delgaron sequence) • 终止密码子较容易确定 • 转录终止子 • 密码子偏好性 翻译终止位点
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名称
TATA框 （TATA box）
CAAT框 （CAAT box）
GC框 （GC box）
转 录 起 始 点 上 游 位于转录起始点上 有 两 个 拷 贝 ， 所处位 约19～27bp处 游70～80bp 分别位于 CAAT 置 框的两侧 组成 TATA(A/T)A(A/T) GG(T/C)CAATCT GGCGGG
密码子使用频度
不同生物对密码子的使用有不同的偏好，在编码区和非编码 区，特定氨基酸密码子的出现频率是不同的，因而蛋白质编 码区密码存在一定的规则性。 CodonW /
2、 内含子/外显子分析
对基因组序列的读码框区域进行预测
内含子5’端供体位点(donor splice site): GT 内含子3’端受体位点(acceptor splice site): AG
mRNA
GC区
增强子
CAAT区
TATAAT
PyAPy
上游启动子元件，UPE
核心启动子元件
转录起始 位点
9
转录终止信号
加polyA信号：AAUAAA
mRNA前体 5’ AAUAAA CA GU 3’
成熟mRNA
5’
AAUAAA
CAAAAAAAAAAAAA
3’
转录终止信号：GC rich二重对称区、UUUUUU
第四章_核酸序列分析
•找出基因两端的功能区域: 转录启动区 （启动子）、终止区 • 在启动区下游位置寻找翻译起始密码子 • 转录剪切分析
启动子分析 启动子分析 启动子是DNA分子可以与RNA聚合酶特异结合的部位，也就是使转录开始的 部位。识别出启动子对于基因辨识十分重要，启动子一般可分为两类: (1)一类是RNA聚合酶可以直接识别的启动子。 (2)另一类启动子在和聚合酶结和时需要有蛋白质辅助因子（转录因子）的存在。
同源性检索
一般来说，数据库相似性搜索是进行基因辨识的最初手段，也是 DNA序列分析的最基本步骤。 在同源性检索中，通过查询DNA数据库来判断查询序列是否与已 知基因的序列相同或相似。 例如，如果通过搜索发现待分析的序列与已知蛋白质编码序列相似， 则可以推测待分析的序列是基因序列。
基因分析
序列翻译与开放阅读框（ORF）预测 序列翻译 指利用计算机程序将核酸序列按照三联体密码规则翻译成蛋白 质序列，还可以将氨基酸序列倒翻成核酸序列。 阅读框（ 阅读框（reading frames） ） 对于任何给定的单链核酸序列，根据密码子的起始位置，可以 按照三种方式进行解释，这三种阅读顺序称为阅读框 。
http://www.cbs.dtu.dk/services/NetGene2/
/software
BCM Gene Finder
/urllists/genefind.htm
IDB ExInt Intronerator GenScan
启动子分析方法： 启动子分析方法
•利用模型描述几种转录因子结合部位定向及其侧翼结构特点，然后进行其它DNA
序列的启动子预测的启发式方法；
•根据启动子与转录因子结合的特性，从转录因子结合部位的密度推测出启动子区
第四章 核酸序列分析2
pcDNA.3.1TM/myc-His(-)，A质粒
pcDNA.3.1TM/myc-His(-)，A 多克隆位点
基因克隆
• 基因克隆的步骤.f4v
限制性酶切分析的常用软件
DNAMAN 、 SeqQCDemo、BioEdit 1. 载入序列
DNAMAN载入序列界面
2. 参数设置
限制性酶切分析结果设置
上可供选择的限制性内切酶有多少种？并附上限制性酶切分 析结果窗口图。
EcoRⅠ酶切位点
5' GAATTC 3 ' 3' CTTAAG 5'
平末端 3' 突出粘性末端
5' 突出粘性末端
• 限制性核酸内切酶是基因克隆中常用的工具酶。
• 基因克隆是指在体外将目的基因同能够自我复制 的载体DNA连接，然后将其转入宿主细胞或受体生 物，进行表达或进一步研究的分子操作的过程， 又称分子克隆或重组DNA技术。
• 常规分析 • 比对分析 • 基因结构识别
4.1.1 核酸序列的检索 4.1.2 核酸序列组分分析 4.1.3 序列变换 4.1.4 限制性酶切分析
4.1.1 核酸序列的检索
4.1.2 核酸序列组分分析
常用软件：BioEdit、DNAMAN 1. 载入序列
双击打开文件
2. 输出结果
单击选中文件
序列组分显示结果
核苷酸组成的直方图
4.1.3 序列变换
常用软件：SeqQCDemo、DNASTAR、DNAMAN
反向 反向互补
4.1.4 限制性酶切分析
限制性核酸内切酶（restriction endonuclease）: 识别并切割特异的双链DNA序列的一种内切核酸酶。
核酸序列分析
琼脂糖凝胶电泳
在PH3.5时，碱基上的氨基基团解离， PH3.5时 碱基上的氨基基团解离， 而三个磷酸基团只有一个解离， 而三个磷酸基团只有一个解离，整个核 酸分子带正电荷。 酸分子带正电荷。 PH值为8.0-8.3时 碱基几乎不解离， 值为8.0 在PH值为8.0-8.3时，碱基几乎不解离， 磷酸全部解离，核酸分子带负电荷。 磷酸全部解离，核酸分子带负电荷。若 将由PH8.0 PH8.0电泳缓冲液制成的凝胶置于电 将由PH8.0电泳缓冲液制成的凝胶置于电 场中， 场中，核酸分子由于带负电会向正极泳 动。
Maxam-Gibert
，
化学修饰法测定 DNA序列的原理
，
5 -GATCACTACTG-3
，
5 -GATCACTACTG-3
，
G
G+A
C+T
C
G
G+A
T+C
C
DNA测序自动化和大规模测序
双脱氧法和化学修饰法的缺点： 双脱氧法和化学修饰法的缺点： 放射性 操作步骤烦琐 效率低 读片过程慢
激光测序法 通过ddNTP 随机竞争终止新合成DNA DNA的互 通过ddNTP 随机竞争终止新合成DNA的互 补链。 补链。 引物标记系统： 引物标记系统： 四种不同的荧光染料标 记引物。 记引物。 终止标记系统： 终止标记系统：4种不同的荧光染料标记 四种双脱氧核糖核酸
：
大片段DNA 大片段DNA 序列测定的策略
鸟枪法 互套式缺失法 引物延伸法
第四章核酸序列分析
40
精品PPT
影响(yǐngxiǎng)相似性分数的因素
WORD SIZE 的设定 是否(shìfǒu)允许空位且空位罚分策略
相似性分数矩阵（PAM和BLOSUM）
41
精品PPT
点阵图
评估两条序列相似度最简单的方法之一是利用点阵图。 第一条被比较(bǐjiào)的序列排列在点阵图空间的横轴， 第二条序列则排列在纵轴。点阵空间中两条序列中的残基 相同时，在对应的位点上画上圆点，两条序列间连续相同 的区域在图中会形成由圆点组成的上斜线。
核酸序列组分分析（BioEdit、DNAMAN、 Dnastar） 分析核酸序列的分子质量、碱基组成、碱基分布等。
序列变换(BioEdit、DNAMAN 、 Dnastar）
根据分析需要，对核酸序列进行(jìnxíng)各种变换， 如寻找序列的互补序列、反向序列、反向互补序列等。
限制性内切酶分析(BioEdit、DNAMAN 、 Dnastar）
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精品PPT
具有(jùyǒu)连续相似区域的 两条DNA序列的简单点阵图
精品PPT
对人类与黑猩猩的β球蛋白基因序 列(xùliè)进行比较的完整点阵图
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滑动窗口技术
使用滑动窗口代替一次一个位点的比较是解决噪音 问题的有效方法。
假设窗口大小(dàxiǎo)为10，相似度阈值为8，则每 次比较取10个连续的字符，如相同的字符超过8个， 则标记
假设两条序列长度分别是12和9 假设这两条序列是真正的同源序列，那么它们之间长度的
差异可以解释为 (1)较长的序列有核苷酸的插入，或者 (2) 较短的序列发生了核苷酸的删除，或者(3) 两者都发 生了。 在不知道(zhī dào)原始父辈序列的情况下，无法判断导 致空位的原因是由于一条序列的插入事件还是另一条的删 除事件，通常把这类事件称为插入/删除事件。
生物信息实验三：核酸序列分析
实验三核酸序列分析（一）使用DNAMAN软件分析其分子质量、碱基组成及碱基分布，下载序列h1n1,用dnaman分析结果：根据上表可得该序列的组成是：245个A，占36.2%；C有137个，占20.2%；G有140个，占20.7%；T点155个，占22.9%通过Sequence|Display Sequence命令打开对话框，如下图所示根据不同的需要，可以选择显示不同的序列转换形式。
点击Restriction/Restriction Analysis，选择其中一些参数，可分析当前Channel序列酶切位点。
参数说明如下：Results 分析结果显示其中包括：Show summary（显示概要）Show sites on sequence（在结果中显示酶切位点）Draw restriction map（显示限制性酶切图）Draw restriction pattern（显示限制性酶切模式图）Ignore enzymes with more than（忽略切点多于设定的切点个数的酶）Ignore enzymes with less than（忽略切点少于设定的切点个数的酶）Target DNA （目标DNA特性）circular（环型DNA），dam/dcm methylation（dam/dcm甲基化）all DNA in Sequence Channel（选择此项，在Sequence Channel 中的所有序列将被分析，如果选择了Draw restriction pattern，那么当所有的channel中共有两条DNA时，则只能选择两个酶分析，如果共有三个以上DNA时，则只能用一个酶分析。
限制性酶切分析进行PCR引物设计：构建系统发育树点击左上角按钮，可以从弹出的对话框中选择不同的结果显示特性选项。
点击按钮下的按钮，出现下列选择项：可以通过这些选项，绘制同源关系图（例如Tree|homology tree命令）。
核酸序列分析
3.利用基因组序列进行定位
将待分析序列输入基因组数据库进行同源性检索；
得到确定的基因组序列后点击“Genome view”观察 基因组结构；
点击红色标记所指示的染色体列表中选择对应的染 色体及区域；
浏览器中将显示详细的基因定位结果。
BLAST搜索数据库进行基因定位
通过基因组数据库定位---NCBI基因组数据库
第六节 核酸序列的提交
Sequence data Authors
Sequin
Accession number
BankIt
Draft record 7 days
GenBank
BankIt
BankIt是NCBI提供的一个在线提交序列的工具。由一 系列表单，包括联络信息、发布要求、引用参考信息、 序列来源信息、以及序列本身的信息等。 用户提交序列后，会从电子邮件收到自动生成的数据条 目，Genbank的新序列编号，以及完成注释后的完整 的数据记录。
TATA盒使转录精确地起始 CAAT盒和GC盒控制转录的起始频率
http://www.epd.isb-sib.ch
/molbio/proscan/
信号肽
/molbio/signal/
()
四、克隆测序的分析
1. 测序峰图的查看
澳大利亚Conor McCarthy开发的Chromas.exe程序， 且BioEdit软件和DNAMAN软件都可以查看。
2. 核酸测序载体序列的识别与去除
测序克隆被宿主菌核酸序列污染，或目的克隆 来自于宿主菌，可通过Blastn直接对GenBank或 EMBL数据库进行相似性分析进行判断。
二、基因的电子定位分析
最新4核酸序列分析汇总
4.3.3 重复序列分析
• 哺乳动物基因组存在大量重复序列：高度 重复序列，中度重复序列，单拷贝序列。
• 分析工具RepeatMasker
4.3.4 CpG island
4.3.5 UTR区
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
NEBcutter序列提交界面
分析结果
4.2比对分析
• 序列比对（sequence alignment) • BLAST (Basic Local Alignment Search
Tool) • BLAST子程序：BLASTN， BLASTP，
BLASTX， tBLASTN，tBLASTX • 相关数据库
4核酸序列分析
4.1 常规分析
• 4.1.1 序列检索 （Entrez on NCBI, SRS on EMBL)
• 4.1.2 组分分析（碱基组成、分布，分子量） • 4.1.3 序列变换（互补序列，反向序列，反
向互补序列） • 4.1.4 限制性酶切分析（寻找酶切位点）
核酸序列组分分析实例
Bioedit 载入序列
输出结果
DNASTAR
DNASTAR的EditSeq
复制粘贴载入序列
转换为反向序列
反向序列
反向互补序列
用DNAMAN对RGDV S8片段编码区 进行限制性酶切分析
搜索查询序列
选择CDS
从文件载入序列
复制粘贴载入序列
限制性酶切进行参数设置
酶选择
结果分析
在线限制性酶切分析工具（例如 NEBcutter）
比对参数设置
双序列比对参数设置
Aln文件可用Bioedit软件打开
4.3 基因结构识别
核酸序列分析
核酸序列分析【实验目的】1、掌握已知或未知序列接受号的核酸序列检索的基本步骤；2、掌握使用BioEdit软件进行核酸序列的基本分析；3、熟悉基于核酸序列比对分析的真核基因结构分析（内含子/外显子分析）；4、了解基因的电子表达谱分析。
【实验原理】针对核酸序列的分析就是在核酸序列中寻找基因，找出基因的位置和功能位点的位置，以及标记已知的序列模式等过程。
在此过程中，确认一段DNA序列是一个基因需要有多个证据的支持。
一般而言，在重复片段频繁出现的区域里，基因编码区和调控区不太可能出现；如果某段DNA片段的假想产物与某个已知的蛋白质或其它基因的产物具有较高序列相似性的话，那么这个DNA片段就非常可能属于外显子片段；在一段DNA序列上出现统计上的规律性，即所谓的"密码子偏好性"，也是说明这段DNA是蛋白质编码区的有力证据；其它的证据包括与"模板"序列的模式相匹配、简单序列模式如TATA Box等相匹配等。
一般而言，确定基因的位置和结构需要多个方法综合运用，而且需要遵循一定的规则：对于真核生物序列，在进行预测之前先要进行重复序列分析，把重复序列标记出来并除去；选用预测程序时要注意程序的物种特异性；要弄清程序适用的是基因组序列还是cDNA序列；很多程序对序列长度也有要求，有的程序只适用于长序列，而对EST这类残缺的序列则不适用。
1. 重复序列分析对于真核生物的核酸序列而言，在进行基因辨识之前都应该把简单的大量的重复序列标记出来并除去，因为很多情况下重复序列会对预测程序产生很大的扰乱，尤其是涉及数据库搜索的程序。
2. 数据库搜索把未知核酸序列作为查询序列，在数据库里搜索与之相似的已有序列是序列分析预测的有效手段。
在理论课中已经专门介绍了序列比对和搜索的原理和技术。
但值得注意的是，由相似性分析作出的结论可能导致错误的流传；有一定比例的序列很难在数据库里找到合适的同源伙伴。
对于EST序列而言，序列搜索将是非常有效的预测手段。
第四章核酸序列分析
o 相关资源 CENSOR http:///censor/ RepeatMasker http://-bin/ WEBRepeatMasker Repbase
这些网站上的在线程序可帮助识别并去除重复序列。
➢同源性检索
一般来说，数据库相似性搜索是进行基因辨识的最初手段，也是 DNA序列分析的最基本步骤。
一个全长的cDNA分子可以有许多个EST，但特定的EST有时可以代表某个特 定的cDNA分子。首先对获得的EST数据进行同源性性分析，两端有重叠的共有 序列的EST可以组装成一个叠连群，直到装配成全长的cDNA序列，然后再进行 ORF和相关功能位点的判定，这样就等于是克隆了一个基因的编码序列。还可以 将EST作为一种标记序列定位在基因组，从而明确这个cDNA的基因组结构，包 括外显子、内含子等。
Kozak规则是研究第一个ATG侧翼序列的碱基分布所满足的统计规律， 若将第一个ATG中的碱基A，T，G分别标为1，2，3位，则Kozak规则可 描述如下： • 第4位的偏好碱基为G； • ATG的5’端约15bp范围的侧翼序列内不含碱基T； • 在-3，-6和-9位置，G是偏好碱基； • 除-3，-6和-9位，在整个侧翼序列区，C是偏好碱基。 Kozak规则是基于已知数据的统计结果，不见得必须全部满足，一般来说， 满足前两项即可。
在线分析<7000bp序列，大于此 长度的可通过E-mail进行分析
IDB
内含子序列数据库
ExInt Intronerator GenScan
核酸序列及数据分析优秀课件
• Gene Ontology是一个使用有控制的词汇表和严格定义 的概念关系，以有向无环图的形式统一表示各物种的 基因功能分类体系，从而较全面地概括了基因的功能 信息。
• 在基因表达谱分析中，GO常用于提供基因功能分类标 签和基因功能研究的背景知识。利用GO的知识体系和 结构特点，旨在发掘与基因差异表达现象关联的单个 特征基因功能类或多个特征功能类的组合。
• 全基因组霰弹法-鸟枪法（Whole Genome Shot-
gun) 把基因组直接打碎成3kb左右的小片段，测序并拼接。
中国基因组测序情况
• 已形成了一条世界第六、亚洲最大的基因组测序 技术平台，共有MegaBACE测序仪104台， ABI3730测序仪2台，ABI377测序仪11台，满负荷 运转日产可达50Mb，是一个低投入、高产出，高 度自动化的测序平台。
RNA
NP_007635 AAC02945 Q28369 1KT7
RefSeq protein GenBank protein SwissProt protein Protein Data Bank structure record
protein
NCBI’s important RefSeq project: best representative sequences
细胞生物
核酸序列特征分析
核酸序列特征分析核酸序列特征分析是一个针对基因及其控制结构的重要研究课题，它可以帮助我们更好地理解遗传物质的结构和功能。
本文将介绍核酸序列特征分析的基本原理、步骤及分析方法，最后介绍可视化工具。
一、核酸序列特征分析的基本原理核酸序列特征分析是一种统计分析方法，用于全面分析核酸序列的某种特征，以发现和探索结构以及功能关系。
这种方法依赖于统计模型，以及不同特征度量标准，例如单碱基特征、二碱基特征、多碱基特征和序列分类等等。
可以选择不同特征的集合，用来发现序列的一些特殊结构，包括基因、调控序列、蛋白质结构和功能。
二、核酸序列特征分析的步骤核酸序列特征分析的步骤一般分为五个步骤：（1）获取输入数据，根据特征选择相应的特征计算库。
（2）利用统计模型以及参数，计算得出相应特征度量值，并将它们存储到计算机中。
（3）根据特征选择合适的建模方法，比如对数据进行聚类。
（4）根据模型参数，绘制特征分析图。
（5）根据图形结果做出结论，并给出相应的解释。
三、核酸特征分析中的分析方法1、基于核酸序列的单碱基特征分析：该方法的主要目的是分析单个碱基的分布，例如A/G，C/T，或者任意一对对立的碱基，通过比较单碱基出现次数的差异，来确定特定序列应该具有什么样的特征。
2、基于核酸序列的二碱基特征分析：该方法是针对两个或多个二碱基的比较，可以用来确定二碱基的组合的特征，以探究其中的影响因素。
3、基于核酸序列的多碱基特征分析：该方法是以一组碱基为单位进行分析，识别给定序列的多碱基特征，并评估它们之间的相关性。
4、基于核酸序列的序列分类：这是一种机器学习方法，通过特征选择，建立一个分类模型，然后将训练集中的序列分类为种类，利用这一模型，可以对未知序列进行预测。
四、可视化工具随着科技的发展，可视化工具也得到了极大的改进，它们可以帮助我们更好地理解核酸序列特征分析的结果。
例如Cytoscape，这是一个开源的网络可视化软件，可以帮助我们更直观地了解核酸序列中的二碱基关系；SeqView，这是一个基于web的序列可视化工具，提供了多种的可视化效果，例如3D结构、双向序列特征分析等；Circos，这是一个用于可视化大规模连接数据和关系的高效工具，可以帮助我们将序列特征分析结果可视化为动态图形。
核酸序列分析总结
核酸序列分析1、核酸序列检索可通过NCBI使用Entrez系统进行检索，也可用EBI的SRS服务器进行检索。
在同时检索多条序列时，可通过罗逻辑关系式按照GenBank接受号进行批量检索。
如用“AF113671 [ac] OR AF113672 [ac]”可同时检索这两条序列。
其中“[ac]”是序列接受号的描述字段。
2、核酸序列的基本分析（1）分子质量、碱基组成、碱基分布分子质量、碱基组成、碱基分布可通过一些常用软件等直接获得。
如:BioEdit（/BioEdit/bioedit.html），DNAMAN（）。
（2）序列变换进行序列分析时，经常需要对DNA序列进行各种变换，例如反向序列、互补序列、互补反向序列、显示DNA双链、转换为RNA序列等。
这些用DNAMAN软件可很容易实现，这些功能集中在Sequence→Display，从中可选择不同的序列变换方式对当前通道的序列进行转换。
（3）限制性酶切分析该方面最好的资源是限制酶数据库（Restriction Enzyme Database，REBASE）。
REBASE数据库（，/rebase）中含有限制酶的所有信息，包括甲基化酶、相应的微生物来源、识别序列位点、裂解位点、甲基化特异性、酶的商业来源及公开发表的和未发表的参考文献。
其它资源还有：WebGene：/~tjyin/WebGene/RE.html，/personal/tyin.htmlWebCutter2：http://www//firstmarkert/firstmarket/cutter/cut2.html同时，很多软件也能够识别REBASE限制酶数据库。
强烈推荐使用集成化的软件如BioEdit和DNAMAN等。
所得出的结果给出指定DNA序列的酶切位点信息，为克隆鉴定和亚克隆提供了重要信息。
在实际进行分子生物学实验中，有时需要对多条相关序列（如发生突变的一批序列）同时进行酶切分析，以便为后续的克隆鉴定提供参考。
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检测序列、目标序列
• 检测序列（查询序列）：新测定的，希望 通过数据库搜索确定其性质或功能的序列
• 目标序列: 通过数据库搜索得到的和检测 序列具有一定相似性的序列
序列比对基本类型
• 两两比对：蛋白质序列之间 核酸序列之间
• 多序列比对：多个蛋白质或核酸同时比较
常用的序列比对工具BLAST、Clustal X
• 推测结构功能及进化上的联系，是基因识 别，分子进化，生命起源研究的基础。
• 序列
结构
功能
• 序列比对理论基础：进化学说 如果两个序列之间具有足够的相似性，
就推测二者可能有共同的进化祖先，经过序列 内残基的替换、残基或序列片段的缺失、以及 序列重组等遗传变异过程分别演化而来。
序列比较的基本操作是比对， 两条序列中 各个字符的一种对应关系，或字符对比排列。
任务
寻找VPI 10463 标准株毒素B的编码序列（X53138）。 利用DNASTAR 寻找毒素B基因的开放阅读框 寻找CDB3区（氨基酸 1751- 2366）的编码序列 采用实验室仅有的Pgex-4t-1质粒载体进行表达，请选择合适的限 制性内切酶设计引物
4.2 序列比对
为什么要序列比对
• 序列比对又叫序列联配 , 对排 核酸、氨基酸序Biblioteka 的相似性第四章 核酸序列分析
4.1 常规分析
核酸序列的常规分析包括核酸序列的检索,核酸 序列组分分析,序列变换,限制性酶切分析等等
4.1.1 核酸序列的检索
在相关序列数据库中,选择合适的查询方法检索某 个物种的核酸序列信息.如使用NCBI的Entrez查询系 统和EMBL的SRS查询系统
4.1.2 核酸序列组分分析
比对过程中需要在检测序列或目标序列中 引入空位，表示插入或删除
空位
• 两条或多条序列比对时，如果考虑到插入与删除 时间发生的可能性，那么候选的比对数量就会大 大增加，也就导致了比对的复杂性。
等等……
序列C D
• 序列C： CTGC • 序列D： ACCTAGATCG
匹配得分：1 失配得分：0
上例中三个比对从左至右分别是 4、 1、 3
• SEQ 1 和SEQ 2:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12.。。。。。。。。
AATTGATTGCGCATTTAAAGGG AACTGACGCATCTTAAGGG
AATTGATTGCGCATTTAAAGGG AACTGA------CGCATCTTAAGGG
用DNASTAR （editseq）寻找ORF
背景：艰难梭菌(Clostridium difficile,CD) 是肠道感染中仅次于 弯曲杆菌的常见致病菌，我们根据Genth 的文章（New Method
to generate enzymatically deficient clostridium difficile toxin B as an antigen for immunization）．将CD标准株 VIP10463毒素B分成 3个氨基酸片段： CDB1(氨基酸 1-546，包 含接触反应区)，CDB2(氨基酸 90-1750，含有假定的跨膜区)， CDB3(氨基酸 1751- 2366，被认为是受体结合区)，发现抗毒素 B抗体与毒素B羧基末端 (氨基酸 175-2366)可以发生强烈反应， 说明该段很有可能成为制备疫苗和诊断抗原的重要候选蛋白．故 我们选取了毒素B羧基末端CDB3(氨基酸1751- 2366)进行克隆与 表达，为以后的疫苗和抗原鉴定的研究建立基础．
实例分析 使用DNASTAR 的EditSeq程序进行序列转换.
1 载入序列 运行DNASTAR,依次打开File—new—new DNA
载入待分析的目的序列.
2 寻找原序列的反向序列 和 反向互补序列 依次点击Edit—select all sequence
菜单Goodies----Reverse Reverse complement
序列比对
• DNA : A T G C • Protein: ARNDCQEGHILK……
例： • TTCGCAGCGC • TTAGGACCTC
（偶然相似性）
量化相似性 比对
• 考虑这样的两条核苷酸序列： AATCTATA和AAGATA 仅有三种比对方式
不考虑空位的简单比对，它的打分函数是由对比奖励和罚分 的和来决定
3 结果解读 片段长度,分子量大小,GC含量, AT含量 核苷酸组成直方图
4.1.3 序列变换
在序列分析过程中,根据不同的分析需要,经常要对核酸序列 进行各种变换,如寻找序列的互补序列,反向序列,反向互补等,常 见生物学软件就集成这类功能,很容易实现序列的自由变换,如 DNAMAN,Primer premier,DNASTAR等
核酸序列的组分分析一般包括分子质量,碱基组成, 碱基分布等
实例分析:使用BioEdit分析水稻瘤矮病毒基因组S8片 段编码序列的基本性质.
1 载入序列 运行BioEdit,依次打开File-open,载入待分析的目的序列.
2 输出结果 依次点击sequence ---nucleic acid ---nucleotide composition
用DNAMAN对RGDV S8片段编码 区进行限制性酶切分析
搜索查询序列
选择CDS
从文件载入序列
复制粘贴载入序列
限制性酶切进行参数设置
酶选择
结果分析
在线限制性酶切分析工具（例如NEBcutter）
NEBcutter序列提交界面
分析结果
附加内容
• 用DNASTAR （editseq）将 DNA序列翻 译为蛋白质
4.1.4 限制性酶切分析
在克隆和基因工程中,通常要对基因序列的限制性酶切位点 行分析,使用DNASTAR（mapdraw）对RGDV S8片断编码区序
列进行限制性内切酶分析.
研究背景: 为揭示水稻瘤矮病毒外层衣壳蛋白质P8在大肠杆菌中的表
达特性,需要将P8基因克隆到Pgex-4t-1上,以BamHI 和Xhol作 为克隆位点.设计表达引物时,考虑是否能在P8基因的两端分别 引入BamHI 和Xhol 酶切位点,此时需要进行限制性酶切分析.