浙江大学生物信息实验室：多序列比对和系统进化分析——以镰刀形贫血症为例

多序列比对和系统进化分析 以镰刀形贫血症为例 浙江大学生物信息实验室

浙江大学生物信息实验室 多序列比对和系统进化分析 ——以镰刀形贫血症为例 1

主要目的 了解分子进化及系统发育分析 掌握多序列比对方法 熟悉系统发育树建立方法 掌握用Mega软件进行构建系统发育树

主要目的 • 了解分子进化及系统发育分析 • 掌握多序列比对方法 • 熟悉系统发育树建立方法 • 掌握用Mega软件进行构建系统发育树 2

多序列比对和系统进化

多序列比对和系统进化 3

序列比对 序列比对是序列相似性分析的常用方法。通过将两个 或多个核酸序列或蛋白序列进行比对,显示其中相似 的结构域,这是进一步相似性分析的基础。通过比较 未知序列与已知序列的一致性或相似性,可以预测未 知序列功能。 >根本任务: >发现序列之间的相似性,辨别序列之间的差异 >目的: 相似序列,相似的结构,相似的功能 判别序列之间的同源性 推测序列之间的进化关系

序列比对 ➢ 序列比对是序列相似性分析的常用方法。通过将两个 或多个核酸序列或蛋白序列进行比对，显示其中相似 的结构域，这是进一步相似性分析的基础。通过比较 未知序列与已知序列的一致性或相似性，可以预测未 知序列功能。 ➢ 根本任务： ➢ 发现序列之间的相似性，辨别序列之间的差异 ➢ 目的： 相似序列，相似的结构，相似的功能 判别序列之间的同源性 推测序列之间的进化关系 4

两条序列比对 ●通过比较两条序列之间的相似区域和保守性位点,寻 找二者之间可能的进化关系 ●局部比对算法( Blast) ●全局比对的算法(多序列比对) 多序列比对 ●序列多重比对( Multiple alignment)的目标是发现多条 序列的共性。 ●用于描述一组序列之间的相似性关系,以便了解一个 基因家族的基本特征,寻找motf,保守区域等。用于 描述一个同源基因之间的亲缘关系的远近,应用到分 子进化分析中

➢ 两条序列比对 ⚫ 通过比较两条序列之间的相似区域和保守性位点，寻 找二者之间可能的进化关系。 ⚫ 局部比对算法（Blast） ⚫ 全局比对的算法（多序列比对） 5 ➢ 多序列比对 ⚫ 序列多重比对（Multiple Alignment）的目标是发现多条 序列的共性。 ⚫ 用于描述一组序列之间的相似性关系，以便了解一个 基因家族的基本特征，寻找motif，保守区域等。用于 描述一个同源基因之间的亲缘关系的远近，应用到分 子进化分析中。在比对过程

分子进化及系统发育分析 分子进化研究目的 ●从物种的一些分子特性出发,构建系统发 育树,进化了解物种之间的生物系统发现 关系 ●通过序列同源性的比较进而了解基因的进 化以及生物系统发生的内在规律 ●系统发育树 ●是表明被认为具有共同祖先的物种演化关 系的树,是一种亲缘分支分类方法

分子进化及系统发育分析 分子进化研究目的 ⚫ 从物种的一些分子特性出发，构建系统发 育树，进化了解物种之间的生物系统发现 关系 ⚫ 通过序列同源性的比较进而了解基因的进 化以及生物系统发生的内在规律 ⚫ 系统发育树 ⚫ 是表明被认为具有共同祖先的物种演化关 系的树，是一种亲缘分支分类方法。 6

系统发育树的构建

系统发育树的构建 7

使用工具 Blast Clustalx MEGA Clusia-1.81 Randy汉化版exe MEGA510 Setup.exe E]SKCA fasta 的序列比对和系统发育树pk

使用工具 ➢ Blast ➢ Clustalx ➢ MEGA 8

Example - Sickle Cell Anemia w]SKCA fasta Human sickle beta-hemoglobin mRNA Gen Bank: M251131 Gen Bank Graphics gi 183944 gb M251131 HUMHEMOB Human sickle beta-hemoglobin mRNA ATGGTGCACCTGACTCCTGTGGAGAAGTCYGCNGTTACTGCNYTNTGGGGCAAGGTGAACGTGGATGAAG TGGTGGTGAGGCCCTGGGCAGGCGCTGGTGGTCACCCTTGGACCCAGAGGITCIGAGTCCTTGG GGATCTGTCCACTCCTGATGCAGTTATGGGCAACCCIAAGGTGAAGGCICATGGCAAGAAAGTGCTCGGT GCCTAGTGATGGCCIGGCTCACCTGGACAACCCAAGGGCACCTTTGCCACACTGAGTGAGCTGCACT GGACAAGCGCACGTGGATCCGAGAACCAGGCTCCGGGCAACGGCGGICIGTGIGCGGCCCA TCACTTTGGCAAAGAATTCACCCCACCAGTGCAGGCAGCCTATCAGAAAGTGGTGGCTGGTGTGGCTAAT GCCcTGGCCCACAAGTATCACTAAGCTCGCTTTCTTGCTGTCCAATTTCTATTAAAGGTTCCTTTGTTCC CAAGTCCAACACAAACGGGGGATATATGAAGGGCCTGAGCATCIGGATTCGCCAATAAAAAA CATTTATTTTCATTGC

➢ Example-Sickle Cell Anemia 9

实验流程 段序列 品三 同源序列 >多序列比对 >系统发育树

实验流程 一段序列 同源序列 多序列比对 系统发育树 Blast MEGA 10