上机课件_多序列比对与分子进化分析

程序名称 输入控制 指令 输入文件 名称 输出控制 指令 结果保存 文件名称 输出格式 控制指令
使用MUSCLE 进行比对过程演示
注意：动画需要放映PPT才可播放
使用UltraEdit查看比对结果
用UltraEdit打开HBA.aln文件查看多序列比对结果
操作四 构建血红蛋白alpha亚基家族HBA 的 系统发育树
dir
查看当前目录下的文件
运行命令“muscle”，查看使用说明与参数设置
E:\muscle3.6\
MUSCLE：使用说明
muscle -in HBA.fasta -out HBA.aln -clw
MUSCLE：使用说明
基本操作命令：
muscle -in HBA.fasta -out
HBA.aln -clw
选择序列文件HBA.fasta，并打开
HBA序列文件打开后的序列编辑窗口
序列编辑窗口各菜单说明
请对照使用指南（MEGA4.1使用指南.pdf）了解序 列编辑窗口各菜单的功能
执行多序列比对
多序列比对参数设置
比对完成，保存结果
点击保存
在弹出对话框中写 入数据的标题，即 你对数据的描述 （也可不写） ，点 击OK
构建UPGMA进化树
UPGMA一致树
练 习

使用MEGA，构建酪蛋白家族CASA1（13个物种）的系 统发育树
• 序列数据：来自13个物种的酪蛋白家族序列CASA1.fasta
The End

利用Pfam的搜索功能，回答： • 该序列属于哪个家族？该家族在Pfam中的编号是什么？
• 该家族共同含有哪一个结构域？
在Pfam中进行序列检索
进行序列搜索
输入序列
进行检索
检索结果
点击这里查看 Lipocalin家族的详 细信息 可以看出输入的序列含有一个结构域Lipocalin，属于Lipocalin家族

在Pfam数据库中搜索HBA.fasta中的任意一条序列，查找证实该序列含有结构域 Globin • 例如将HBA.fasta中的第一条序列输入到Pfam中进行检索 >HBA_ACCGE MVLSANDKTNVKNVFTKIGGHAEEYGAETLERMFTTYPPTKTYFPHFDLHHG SAQIKAHGKKVVGALIEAVNHIDDIAGALSKLSDLHAQKLRVDPVNFKLLGQ CFLVVVAIHHPSVLTPEVHASLDKFLCAVGNVLTAKYR
• “开始”菜单运行“CMD”，进入命令行操作 系统 • 命令行操作进入到muscle目录
• 运行 muscle命令，查看参数设置说明 • 进行序列比对操作
DOS命令行操作基本命令
指令 C:\>e: E:\>cd muscle cd.. 说明 从C盘进入E盘根目录 进入E盘下的muscle目录 返回上一级目录

安装程序

安装ClustalX程序
• 看看程序安装到了何处？ 安装指导树显示程序TreeView


解压缩Muscle程序到本地磁盘，
如E:\muscle3.6
• 绿色软件，不用安装耶！

安装MEGA软件，MEGA4_setup.exe
查看序列文件

使用UltraEdit查看HBA.fasta文件： • 21条血红蛋白alpha亚基（HBA）数据
• 序列为fasta格式
• 各序列的物种来源如下：
操作一：蛋白质家族数据库Pfam的使用

Pfam网址：http://pfam.janelia.org/
Question

有一条蛋白质序列如下：
MKWVWALLLLAALGSGRAERDCRVSSFRVKENFDKARFSGTWYAMAKKDPEGLFLQDNIV AEFSVDETGQMSATAKGRVRLLNNWDVCADMVGTFTDTEDPAKFKMKYWGVASFLQKGND DHWIVDTDYDTYAVQYSCRLLNLDGTCADSYSFVFSRDPNGLPPEAQKIVRQRQEELCLA RQYRLIVHNGYCDGRSERNLL
操作步骤：

1、输入序列文件
2、设定比对参数 3、进行比对 4、分析结果 5、使用TreeView查看指导树文件
Use your mind!

独立思考，完成上述多序列比对任务
如果遇到困难，可参考接下来的使用指导。
导入序列文件
“File” “Load Sequence”
注意：序列文件要存储在英文目录下，否则会打不开
点击OK导入比 对后的序列
关闭多序列比对窗口后，导入比对结果
出现比对结果编辑窗口，关闭该窗口
进化分析功能菜单在主窗口出现，对照使用指南了解进化分 析主窗口各菜单的基本功能
构建带检验的MP进化树
参数设置窗口
点这里开始 构建进化树
MP一致性树
这几 个按 钮可 以对 树进 行编 辑
பைடு நூலகம்
带遗传标尺的进化树
MEGA4启动界面
第一步：导入序列进行多序列比对序列HBA.fasta
Create a new alignment ：是在你没有任何比对的时候使用，比 如你只有一个fasta 格式的序列就可以选择这个选项。 Open a saved alignment session：使用它可以打开一个我们已经 比对好的序列文件； Retieve a sequence from a file ：这种情况同第一种情况相似， 只是不用选择是DNA 还是蛋白质序列比对，选择的也是fasta 格 式的文件，打开后的界面都是一样的。
树枝长度表示遗传距离的进化树
邻接法(N-J)构建进化树
N-J一致树
最小进化法构建进化树
最小进化一致树
算术平均非加权对群法UPGMA

它假设沿着进化树分支的变化速率为一个常数， 而距离近似为非加权的。UPGMA 法由计算关系 最近序列间的枝长开始，然后计算序列对与下一 个序列对间的距离平均值，不断重复直到所有序 列都被包括在树中。如果树枝间的突变率不一致 时，UPGMA 法将导致一个错误的树，因此该法 现在已基本不用。
序列导入成功
设定一些比对参数
Alignment Parameters
参数设定窗口
空位罚分 空位扩展罚分
执行比对
Do Complete Alignment
比对结果保存
E:/data/HBA.dnd
E:/data/HBA.aln
点击OK
比对结果
保守 残基
次保守 残基
结果初步分析：保守区域分析
实验内容

1. 蛋白质家族数据库Pfam的使用
2. 使用ClustalX对血红蛋白alpha亚基家族序列 HBA.fasta （HBA）进行多序列比对

3. 使用Muscle对对血红蛋白alpha亚基家族序列 HBA.fasta （HBA）进行多序列比对
4.使用MEGA4 ，构建血红蛋白alpha亚基家族 HBA （21个物种）的系统发育树
上机三 多序列比对与分子进化分析
教学目标

了解：
• 多序列比对的主要方法
• 基因组进化的意义

理解：
• 渐进算法的基本原理 • 系统发育树的构建步骤

掌握：
• 使用CLustalX、 MUSCLE进行多序列比对
• 使用MEGA构建系统发育树
资料准备与实验内容


资料下载地址： • ftp://10.10.188.4 • 下载“上机三_多序列比对与分子进化分析.rar” 资料内容： • 多序列比对软件 ClustalX: clustalx-2.1-win.msi • 多序列比对软件 muscle: muscle3.6 • 指导树查看软件TreeView: TreeView • 进化分析软件 MEGA4：MEGA4_setup.exe • MEGA使用说明：MEGA4.1使用指南.pdf • 超级文本编辑器UltraEdit32：UltraEdit-32 • 来自21个物种的血红蛋白家族序列：HBA.fasta • 来自13个物种的酪蛋白家族序列：CASA1.fasta
Lipocalin家族在Pfam中的编号是PF00061
操作二：使用ClustalX进行多序列比对

实验目的：
• 理解渐进算法比对原理，熟悉和掌握ClustalX 的使用和比对结果分析。

实验内容：
• 使用ClastalX对血红蛋白alpha亚基家族序列 HBA.fasta （HBA）进行多序列比对
选择保存结果文件的格式
Save Sequence as
保存比对结果的选择项
Clustal Format
使用TreView查看指导树文件

使用TreView打开HBA.dnd文件，查看指导树
注意：指导树并不是严格意义上的进化树
操作三：使用MUSCLE进行多序列比对

MUSCLE使用流程：
• 解压缩MUSCLE到硬盘 • 拷贝序列文件HBA.fasta到muscle文件夹内