核酸与蛋白质序列分析

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1、郑连友E-mail:lianyouzh@jlu.edu.cn吉林大学药学院基因工程教研室生物信息学10/7/20211生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析第六章、核酸和蛋白质序列分析10/7/20212生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析第一节、核酸序列分析三、DNA序列分析基础四、DNA序列分析方法10/7/20213生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析三、DNA序列分析基础1、DNA序列分析内容DNA序列分析——基因序列——基因表达调控信息寻找基因牵涉到两个方面的工作：识别与基因相关的特殊序列信息预测基因的编码区

2、域结合两个方面的结果确定基因的位置和结构基因表达调控信息隐藏在基因的上游区域，在组成上具有一定的特征，可以通过序列分析识别这些特征。10/7/20214生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析2、DNA序列功能位点在DNA序列中，除了基因之外，还包含许多其它信息，这些信息大部分与核酸的结构特征相关联，通常决定了DNA与蛋白质或者DNA与RNA的相互作用。存放这些信息的DNA片段称为功能位点，如启动子（Promoter）、基因终止序列（Terminatorsequence）、剪切位点（Splicesite）等。10/7/202

3、15生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析功能位点（functionalsite）-与特定功能相关的位点，是生物分子序列上的一个功能单元，或者是生物分子序列上一个较短的片段。功能位点又称为功能序列（functionalsequence）、序列模式（motif）、信号（signal）等。核酸序列中的功能位点包括转录因子结合位点、转录剪切位点、翻译起始位点等。在蛋白质序列分析中，常使用序列模式这个名词，蛋白质的序列模式往往与蛋白质结构域或者作用部位有关。10/7/20216生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析DNA序列功能位

4、点示意图10/7/20217生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析基因组序列中若干个相邻的功能位点组合形成功能区域（functionalregion）。功能位点分析的任务-发现功能位点特征-识别功能位点10/7/20218生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析利用共有序列搜索功能位点共有序列（consensus）又称一致性片段共有序列是关于功能位点特征的描述，它描述了功能位点每个位置上核苷酸进化的保守性例如:NTATN利用共有序列进行功能位点分析牵涉到两个方面的问题，如何构造共有序列如何利用共有序列在给定的核酸序列上搜索寻

5、找功能位点，并计算所找到的功能位点的可靠性10/7/20219生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析3、基因识别基因识别是生物信息学领域里的一个重要研究内容基因识别问题，在近几年受到广泛的重视—当人类基因组研究进入一个系统测序阶段时，急需可靠自动的基因组序列翻译解释技术，以处理大量已测定的但未知功能或未经注释的DNA序列10/7/202110生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析（1）原核基因识别特点：长开放阅读框；高基因；简单的基因结构；原核基因组中的GC含量高重点在于识别编码区域10/7/202111生物信息学第六章、

6、核酸和蛋白质序列分析非翻译区域（untranslatedregions,UTR）—编码区域两端的DNA，有一部分被转录，但是不被翻译，这一部分称为非翻译区域5’UTR---基因上游区域的非翻译区域3’UTR---基因下游区域的非翻译区域10/7/202112生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析对于任何给定的核酸序列（单链DNA或mRNA），根据密码子的起始位置，可以按照三种方式进行解释。例如，序列ATTCGATCGCAA（1）ATTCGATCGCAA（2）ATTCGATCGCAA（3）ATTCGATCGCAA这三种阅读顺

7、序称为阅读框（readingframes）10/7/202113生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析一个开放阅读框（ORF,openreadingframe）是一个没有终止编码的密码子序列。原核基因识别任务的重点是识别开放阅读框，或者说识别长的编码区域。10/7/202114生物信息学第六章、核酸和蛋白质序列分析基于基因密码子特性的识别方法辨别编码区域与非编码区域的一种方法是检查终止密码子的出现频率终止密码子出现的期望次数为：每21个（64/3）密码子出现一次终止密码子10/7/202115生物信息学第六章、核酸和蛋白

8、质序列分析基本思想：如果能够找到一个比较长的序列，其相应的密码子序列不含终止密码子，则这段序列可能就是编码区域。基本算法：扫描给定的DNA序列，在三个不同的阅读框中寻找较长的ORF。遇到终止密码子以后，回头寻找起始密码子。这种算法过于简单，不适合于处理短的ORF或者交叠的ORF。10/7/202116生