比较基因组学与分子进化

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第一步：输入序列文件。
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第二步：设定比对的一些参数。
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参数设定窗口。
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第三步：开始序列比对。
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第四步：比对完成，选择保存结果文件的格式
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http://www.cbs.dtu.dk
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序列相似性比较和序列
同源性分析
序列相似性比较：
就是将待研究序列与DNA或蛋白质序列库进行比较， 用于确定该序列的生物属性，也就是找出与此序列相似 的已知序列是什么。完成这一工作只需要使用两两序列 比较算法。常用的程序包有BLAST、FASTA等；
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Clustalx的工作界面 （多序列比对模式）
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Clustalx的工作界面 （剖面(profile)比对模式）
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Clustal的工作原理
Clustal输入多个序列
快速的序列两两比对，计算序列间的 距离，获得一个距离矩阵。
邻接法(NJ)构建一个树（引导树）
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options设置菜单
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距离: MYH9 HUMAN与MYH9 RAT的距离是:0.037+0.015 MYH9 RAT与MYH9 CHICK的距离是:0.015+0.045+0.054
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How Is Expression Studied?
/
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Clustal W/X
•ClustaW/X is a general purpose multiple alignment program for DNA or proteins.
•ClustalW/X is produced by Julie D. Thompson, Toby Gibson of European Molecular Biology Laboratory, Germany and Desmond Higgins of European Bioinformatics Institute, Cambridge, UK. Algorithmic
比较基因组学与分子进化
Comparative genomics and molecular evolution
11/24/2010
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反向遗传（水稻吸收铁为案例）
No.4 : 模式生物基因功能（C.elegans）
生物数据库的使用
序列获得和比对分析，，
Ｎo.5：基因结构分析和功能预测(C.elegasns)
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皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉 、心、肺、肾等多脏器严重损害 的，全身性疾病，而且不少患者 同时伴有恶性肿瘤。它的1症状表 现如下：
• 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
进化分析－－构建进化树
GFP构建验证生物学功能
Ｎo.6: 非模式生物功能研究
花生
No.7 : 非模式生物功能研究
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植物寄生线虫
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基 因的结构
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原核细胞与真核细胞的基因结构比较：
原原核核细细胞胞真真核细细胞胞
不不 同同 点点编码区是 编码区是间隔
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多序列比对工具 －clustalX
Clustal是一个单机版的基于渐进比对的多 序列比对工具，由Higgins D.G. 等开发。有 应用于多种操作系统平台的版本，包括 linux版，DOS版的clustlw，windows版本的 clustalx等。
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ClustalX
描述
类隐与模型库,无空隙
保守结构域数据库
联合了PROSITE, PRINTS, ProDom, Pfam, SMART, TIGRfam的资源 来自PIR 联合了6个数据库的蛋白质 数据库 隐马模型库
SwissProt/TrEMBL的蛋白 指纹 利用PSI-BLAST对Swiss Prot蛋白质数据聚类 蛋白质模体字典
序列同源性分析：
是将待研究序列加入到一组与之同源，但来自不同物种 的序列中进行多序列同时比较，以确定该序列与其它序 列间的同源性大小。这是理论分析方法中最关键的一步 。完成这一工作必须使用多序列比较算法。常用的程序 包有CLUSTAL等；
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多序列比对工具
•CLUSTALW/X •AMAS •CINEMA •DIALIGN •HMMT •Match-Box •MultAlin •MSA •Musca •PileUp •SAGA •T-COFFEE
•ClustalX provides a new window-based user interface to the ClustalW program. •It uses the Vibrant multi-platform user interface development library, developed by the National Center for Biotechnology Information.
相 同 点连续的
的、不连续的
都由能够编码蛋白质的编码
相 同 点 区和具有调控作用的非编码 区组成的
2021: /
/
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Some cases : /
/ /dbbrowser/PR INTS/ http://prodes.toulouse.inra.fr/prodom/doc/p rodom.html http://www.expasy.ch/prosite http://smart.embl-heidelberg.de/ /web-hmm/
Clustal简介
• CLUSTAL是一种渐进的比对方法，先将多 个序列两两比对构建距离矩阵，反应序 列之间两两关系；然后根据距离矩阵计 算产生系统进化指导树，对关系密切的 序列进行加权；然后从最紧密的两条序 列开始，逐步引入临近的序列并不断重 新构建比对，直到所有序列都被加入为 止。
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Clustal的应用
2.两种工作模式。 a.多序列比对模式。 b.剖面(profile)比对模式。
3.一个实际的例子。
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多序列比对实例
输入文件的格式(fasta)：
>KCC2_YEAST NYIFGRTLGAGSFGVVRQARKLSTN…… >DMK_HUMAN DFEILKVIGRGAFSEVAVVKMKQTGQVYAMKIMNK……. >KPRO_MAIZE TRKFKVELGRGESGTVYKGVLEDDRHVAVKKLEN…… >DAF1_CAEEL QIRLTGRVGSGRFGNVSRGDYRGEAVAVKVFNALD…… >1CSN HYKVGRRIGEGSFGVIFEGTNLLNN……
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保存为.mas文件
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.meg文件是用于分析的
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.meg文件打开界面
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系统发育树构建界面
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Click green boxes to obtain options
简单分子构架研究工具
蛋白家族的隐马模型库
网址
http://www.ncbi.nlm.nih.giv/Structure/cdd/ cdd.shtml /interpro/index.html
/iproclass /
根据引导树，渐进比对多个序列。
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Clustal的应用
1.输入输出格式。
输入序列的格式比较灵活，可以是前面介绍过的 FASTA格式，还可以是PIR、SWISS-PROT、GDE、 Clustal、GCG/MSF、RSF等格式。
输出格式也可以选择，有ALN、GCG、PHYLIP和 NEXUS等，用户可以根据自己的需要选择合适的 输出格式。
The promoter region of the gene in question can be isolated from the rest of the genome, attached to a marker gene, and reinserted
–
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MEGA系统发育分析软件
MEGA界面
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比对 发育树构建
文件输入：.meg文件
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举例:从其它工具得到的比对结果中构建系 统发育树
将比对结果序 列粘贴
将比对结果文 件打开( .mas)
将比对结果文 件打开
常用的系统发育分析软件：
• MEGA (Molecular Evolutionary Genetics Analysis)
– /
• Phylip（the PHYLogeny Inference Package）
– /phylip.html • PAUP (phylogenetic inference package)
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Clustal的渐进比对过程
在比对过程中，先对所有的序列进行两 两比对并计算它们相似性分值，然后根 据相似性分值将它们分成若干组，并在 每组之间进行比对，计算相似性分值。 根据相似性分值继续分组比对，直到得 到最终比对结果。在比对过程中，相似 性程度较高的序列先进行比对而距离较 远的序列添加在后面。
•PROSITE (/prosite) •BLOCKS (/blocks/)
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http://pfam.jouy.inra.fr/
http://psort.hgc.jp/ http://www.cbs.dtu.dk/
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多序列比对数据库
数据库名称
BLOCKS CDD
Interpro
iProClass database MetaFAM
Pfam PRINTS
ProDom
PROSITE SMART TIGRFAMs
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•Predict features of aligned objects
•Make patterns
—Can make a profile or a pattern that can be used to match against a sequence database and identify new family members —Motif/profile can be used to predict family membership of new sequences —Databases of motif/profile