基因家族分析套路.docx
家族基因生信分析基本流程
家族基因生信分析基本流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!《家族基因生信分析基本流程》一、准备工作阶段1. 确定研究目的：明确家族基因生信分析的目的，例如研究家族性疾病的遗传模式、寻找致病基因等。
基因家族生信分析
基因家族生信分析一、什么是基因家族概念：是来源于同一个祖先，有一个基因通过基因重复而产生两个或更多的拷贝而构成的一组基因，他们在结构和功能上具有明显的相似性，编码相似的蛋白质产物。
划分：按功能划分：把一些功能类似的基因聚类，形成一个家族。
按照序列相似程度划分:一般将同源的基因放在一起认为是一个家族。
1.常见基因家族：WRKY基因家族：是植物前十大蛋白质基因家族之一，大量研究表明，WRKY 基因家族的许多成员参与调控植物的生长发育，形态建成与抗病虫。
NBS-LRR抗病基因家族：是植物中最大类抗病基因家族之一。
MADS-BOX基因家族：是植物体内的重要转录因子，它们广泛地调控着植物的生长、发育和生殖等过程。
在植物中参与花器官的发育，开花时间的调节，在果实，根，茎，叶的发育中都起着重要的作用。
热激蛋白70家族（HSP70）是一类在植物中高度保守的分子伴侣蛋白，在细胞中协助蛋白质正确折叠。
二、基因家族分析流程：●利用蛋白保守域结构提取号在Pfam数据库提取其隐马尔科夫模型矩阵文件（*.hmm）●在数据库（Ensemble 、JGI、NVBI）下载你所需要的物种的基因组数据（*.fa,*.gff）●在虚拟机中Bio-Linux中的hummsearch程序，用隐马尔科夫模型矩阵文件在蛋白序列文件中搜索含有该保守结构域的蛋白●将蛋白序列导入MEGA软件构建进化树（可以阐明成员之间系统进化关系，从进化关系上揭示其多样性）●利用MEME搜索蛋白质的保守结构域利用MEME搜索基因家族成员的motif可以揭示基因家族在物种内的多样化及其功能，如果他们都含有相同的motif表明其功能具有相似性，如果部分家族成员含有其他不同的motif,很可能这些成员有其他特异功能，或者可以归分为一个亚族●绘制基因染色体位置图从*.gff文件中抽取我们搜索到的基因位置信息，http://mg2c.iask.in/mg2c_v2.0/在线绘制基因染色体位置图通过染色体位置分布，可以了解基因主要分布字哪条染色体上，及是否能形成基因簇（被认为是通过重组与错配促进基因交流）●基因结构分析从gff文件中抽取基因的结构信息，绘制转录本结构图。
基因遗传题的解题技巧
基因遗传题的解题技巧搞清楚基础知识很重要。
什么是显性、隐性基因？这就好比是两个小孩，一个特别爱抢玩具，一个总是愿意分享。
显性基因就像那个抢玩具的，出现了就能让隐性基因默默退居二线。
每当遇到这些问题，首先要清楚家族背景。
家里谁遗传了什么，像是在拼图，一块块的拼起来，真是让人兴奋。
别忘了图示。
看到家谱图的时候，很多人会觉得脑袋疼。
画个简单的图，标明每个人的基因特点，瞬间就变得简单多了。
一个小圈圈一个小方块，记得标记显性和隐性，搞得清清楚楚，仿佛在玩大富翁，轻松愉快。
尤其是当你发现那条隐性基因，仿佛找到了藏宝图，心里简直乐开了花。
然后，有些题目会提到比例。
就像是吃瓜子一样，吃多了还得算算，多少个是黑的，多少个是白的。
这时，你就要记得使用分数。
三比一、九比三，像是数学题，但其实就是看谁的“基因”好。
关键是别急，慢慢分析，找出显性基因和隐性基因的关系，最后用比例填上答案，真是太简单了。
题目会涉及到基因突变，听起来高大上，其实就是基因的小调皮。
它们偶尔会跑偏，像小孩犯错误，搞得你哭笑不得。
这个时候，记得多看看相关的例子，比如植物、动物，甚至是人类。
理解这些变化背后的原因，能让你在解题时如鱼得水，轻松驾驭。
记得了解几种常见的遗传病。
你知道的，很多病都是跟基因有关系。
比如说，白化病、血友病，这些听起来可吓人的病，其实只要找对了遗传方式，搞清楚基因是怎么传递的，问题也就迎刃而解了。
想象一下，当你把这些知识运用到实际题目中，感觉自己就像个基因侦探，真是太过瘾了！在解题的过程中，记得放松心态。
很多时候，紧张反而会让你想不起来。
像是在踢足球，一紧张球就踢飞了。
要不时提醒自己，心态决定一切，基因遗传题也没那么可怕。
可以试着在纸上多练习，先写下已知条件，再推导，慢慢就能找到答案。
别忘了复习和交流。
和同学聊聊，讨论讨论，分享各自的解题思路。
别人的一句话就能打开你的思路，瞬间解决难题。
就像是聚会，大家聊得热火朝天，突然某个话题一触即发，灵感大爆发，问题就迎刃而解了。
基因家族鉴定与分析流程
基因家族鉴定与分析流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!基因家族鉴定与分析是一个复杂而精细的过程，主要包括以下步骤：1. **基因家族的定义和收集**：- 首先，根据已有的基因组数据，利用生物信息学工具，如BLAST或FASTA比对，鉴定出具有相似序列的基因。
基因家族结构的分析
基因家族结构的分析基因家族是指有共同祖先，并具有相似结构和功能的一组基因。
在生物进化的过程中，基因家族起到了至关重要的作用，它们不仅能够为生物提供各种功能的基因，也能够增强生物的适应性和多样性。
因此，对基因家族的结构和功能进行深入的研究，对于理解生物进化和追踪亲缘关系以及开发新的生物技术，都具有重要的意义。
基因家族的分类基因家族按照一定的标准进行分类，因此也有了不同的分类方式。
主要有以下几种：1. 基于序列相似性的分类：对基因家族的成员进行序列比较，发现它们之间存在一定的相似性，因此将它们归为同一家族。
2. 基于功能相似性的分类：对基因家族的成员进行功能分析，发现它们具有相似的生物学功能或同样的代谢途径，并且它们的结构也存在相似之处，因此将它们归为同一家族。
3. 基于基因进化历史的分类：通过对基因家族成员的进化历史进行分析，揭示它们之间的亲缘关系和进化模式，为基因家族的进化历程提供新的认识。
不同的分类方式都有各自的优缺点，因此在具体研究中，需要针对具体的问题采用不同的分类方法。
基因家族的结构基因家族的结构是指基因家族的成员之间存在的结构特征和相互关系。
在基因家族中，成员之间存在着相似的序列和结构，这说明它们具有相似的功能。
而且，由于基因家族的成员之间存在着亲缘关系，它们之间的结构和序列也存在着一定程度的相似性。
基因家族的结构是由基因家族成员的增加和动态演化所决定的。
基因家族的成员可以从一开始就存在，也可以是后期经过复制和转座得来的。
在不同的进化历史阶段，基因家族的成员数目和组成都不同。
因此，对基因家族的结构进行研究，不仅可以为其功能的研究提供依据，也可以为其进化的研究提供新的认识。
基因家族的功能基因家族的功能是指基因家族成员所具有的生物学功能。
一个基因家族中的成员可以具有相同的功能，也可以具有不同的功能。
基因家族的成员在生物体内扮演着不同的角色，并参与到不同的生物学过程中，比如代谢途径、遗传信息的传递和表达等。
基因家族的分析与研究
基因家族的分析与研究随着基因科技的不断发展，基因家族在人类基因组中的重要性越来越被人们所认识到。
基因家族是指在人类基因组中具有高度相似性的一组基因，这些基因有着相似的结构和功能，通常会共同参与某一生物过程或生理功能。
基因家族的研究可以为人们深入了解基因功能和生物多样性提供重要的依据。
基因家族的分类基因是生命的基石，是生命体内传递遗传信息的最基本单元。
基因家族是指在人体基因组中拥有同源性（即来自同一起源）的基因组合。
基因家族常常因为它们具有相同的基序而被认定。
基因序列分析可以将基因分为以下几类：同源基因家族、不同源基因家族、超家族。
其中，同源基因家族指的是具有高度序列相似性的一组基因，这些基因通常具有相似的结构和功能；不同源基因家族指一个家族内基因来源于不同的原基因，但它们在基因组中所占的位置相同；而超家族指来自不同物种的基因超越了基因家族的关系,但它们功能方向相似或相同，例如成纤维细胞生长因子家族。
基因家族的功能基因家族中的成员拥有相似的基序和完全或近乎相同的DNA 序列，因此往往在结构和功能上相似。
基因家族的成员在人类生物体内具有相似的特征，例如：一些编码成蛋白质的基因家族对于细胞增殖和分化具有重要作用；一些非编码RNA基因家族在基因表达调控和翻译后修饰中也扮演着重要角色。
此外，有些基因家族会影响人类遗传性状，如各种基因家族的突变会影响人类的视力、听力、皮肤颜色等生理特征。
基因家族的分析方法分子生物学技术的不断发展，特别是高通量测序技术的发展，基因家族的分析技术也日臻完善。
基因家族的分析包括运用比较基因组学的方法来寻找并定位基因家族的成员，运用生物信息学的手段进行家族成员的分析和分类等等。
此外，研究者可以收集不同物种基因组序列信息以分析产生基因家族的原因，对已发现的基因家族构建进化树以深入研究它们的来源和演化历程。
基因家族的意义基因家族的研究和分析可以为人类疾病的诊断和治疗提供依据，同时也能大大促进我们对基因功能和生物多样性的认识。
9-基因家族分析【兰州大学生物信息学】
circle图
2.5 基因起源
Segmental and Tandem Duplication
A:两个片段的共线性区域 B:进化树orthologs
根据A,B和绿色和蓝色标记基因序列差异
C:推测这些基因起源
基因结构
1. 外显子数量 2. 某段序列的差异 3. 碱基的差异 4. 启动子区域的差异 5. 内含子相位
3.3 内含子及相位
内含子相位内含子插入密码子的位置 内含子相位的差异可能会导致功能差异 可以手工绘制
3.4 可变剪切
有些基因的一个mRNA前体通过不同的剪接方式（选择 不同的剪接位点）产生不同的mRNA剪接异构体
1.可变剪切对基因功能具有很大的影响 2.基因家族鉴定的基因都是去可变剪切的 3.内含子可能参与转录导致基因功能分化
C 功能分析
1. 功能预测分析 2. 表达量
三、综合类分析
基因家族，转录组， 基因组和实验互相 组合
一 基因家族
A Gene family is a set of several similar genes, formed by duplication of a single original gene, and generally with similar biochemical functions
3.2 Motif和Domain
Domain与Motif: Domain 是保守结构域，一条序列一 般只有1-2个domain Motif 是更小的分类单位，一个 domain可能有多个motif组成
Domain 数量差异对功能影响极大 Domain 数量的不同导致不同亚家族 Motif 的差异可能会导致功能差异
➢ MYB成员多，少选物种 ➢ 亚家族分类 ➢ 同源基因，功能预测 ➢ 基因家族各个分支的扩张与收缩 ➢ 某物种特有分支（标红）
基因家族分析套路
基因家族分析套路（一）近年来，测序价格的下降，导致越来越多的基因组完成了测序，在数据库中形成了大量的可用资源。
如何利用这些资源呢？今天小编带你认识一下不测序也能发文章的思路--全基因组基因家族成员鉴定与分析（现在这一领域可是很热奥）；一、基本分析内容⏹数据库检索与成员鉴定⏹进化树构建⏹保守domain和motif分析.⏹基因结构分析.⏹转录组或荧光定量表达分析.二、数据库检索与成员鉴定1、数据库检索1）首先了解数据库用法，学会下载你要分析物种的基因组相关数据。
一般也就是下面这些数据库了⏹Brachypodiumdb:/⏹TAIR:/⏹Rice Genome Annotation Project ：/.⏹Phytozome:/⏹Ensemble:/genome_browser/index.html⏹NCBI基因组数据库：/assembly/?term=2）已鉴定的家族成员获取。
如何获得其他物种已发表某个基因家族的所有成员呢，最简单的就是下载该物种蛋白序列文件（可以从上述数据库中下载），然后按照文章中的ID，找到对应成员。
对于没有全基因组鉴定的，可以下列数据库中找：a. NCBI: nucleotide and protein db.b. EBI: http://www.ebi.a/.c. UniProtKB:/uniprot/2、比对工具。
一般使用blast和hmmer，具体使用命令如下：⏹Local BLASTformatdb–i db.fas–p F/T；blastall–p blastp(orelse) –i known.fas–d db.fas–m 8 –b 2(or else) e 1e-5 –o alignresult.txt.-b:output two different members in subject sequences (db).⏹Hmmer (hidden Markov Model) search. Thesame as PSI-BLAST in function. It has a higher sensitivity, but the speed islower.Command:hmmbuild--informatafaknown.hmmalignknown.fa;hmmsearchknown.hmmdb.fas>align.out.3、过滤。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基因家族分析套路（一）近年来，测序价格的下降，导致越来越多的基因组完成了测序，在数据库中形成了大量的可用资源。
如何利用这些资源呢？今天小编带你认识一下不测序也能发文章的思路--全基因组基因家族成员鉴定与分析（现在这一领域可是很热奥）；一、基本分析内容⏹数据库检索与成员鉴定⏹进化树构建⏹保守domain和motif分析.⏹基因结构分析.⏹转录组或荧光定量表达分析.二、数据库检索与成员鉴定1、数据库检索1）首先了解数据库用法，学会下载你要分析物种的基因组相关数据。
一般也就是下面这些数据库了⏹Brachypodiumdb:⏹Rice?Genome?Annotation?Project?：.2）已鉴定的家族成员获取。
? ? ??如何获得其他物种已发表某个基因家族的所有成员呢，最简单的就是下载该物种蛋白序列文件（可以从上述数据库中下载），然后按照文章中的ID，找到对应成员。
对于没有全基因组鉴定的，可以下列数据库中找：???a.?NCBI:?nucleotide?and?protein?db.2、比对工具。
一般使用blast和hmmer，具体使用命令如下：⏹Local?BLASTformatdb–i?db.fas–p?F/T；blastall–p?blastp(orelse)?–i?known.fas–d?db.fas–m?8?–b?2(or?else)?e?1e-5?–o?alignresult.txt.-b:output?two?different?members?in?subject?sequences?(db).⏹Hmmer?(hidden?Markov?Model)?search.?Thesame?as?PSI-BLAST?in?function.?It?has?a?higher?sensitivity,?but?the?speed?islower.Command:3、过滤。
⏹Identity:?至少50%.⏹Cover?region:?也要超过50%或者蛋白结构域的长度.⏹EST?支持⏹?Blast?and?Hmmer同时检测到4、通过上述操作获得某家族的所有成员基因家族分析套路（二）本次主要讲解在基因家族分析类文章中，进化部分分析的内容。
主要是进化树的构建与分析。
一、构建进化树的基本步骤１、多序列比对.?Muscle?program.３、算法选择。
三种.?NJ,?ML?and?BI.４、软件选二、具体步骤?2.1?多序列比对。
一般采用muscle。
因为?MUSCLE?is?one?of?the?best-performing?multiple?alignment?programs?acc ording?to?published?benchmark?tests,?with?accuracy?and?speed?that?are?con sistently?better?than?CLUSTALW.2.2?模型选择。
对于用蛋白序列构建进化树的可以采用下面命令：???java??-Xmx250m??-classpath??path/ProtTest.jar??prottest.ProtTest??-i?align mfile.phy.运行结果如下图?注意：1）“.Phy”?format.?Only?allow?ten?charaters.注意名字不能重复相同。
2）AIC:?Akaike?Information?Criterion?framework.3）Gamma?distribution?parameter?(G):?gamma?shape.3）proportion?of?invariable?sites:?I.2.3 构建进化树2.3.1?意义：a聚类分析。
如亚家族分类。
像MAPKKK基因家族通过进化树可以清楚分为?MEKK,?Raf?and?ZIK三个亚家族.b亲缘关系鉴定。
在进化树上位于同一支的往往暗示这亲缘关系很近c?基因家族复制分析。
研究基因家族复制事件（duplication?events），两种复制事件类型常采用的标准：Tandem?duplication:?Identity?and?cover?region?more?than?70%?and?tightly?li nked?(Holub,?2001).2.3.2?进化树。
一般ML树比较准确，但应结合方法，如NJ树，相互验证。
2.3.3?进化部分分析：KaKs计算a.?ParaAT:?ParaAT.pl-h?test.homologs?-n?test.cds?-a?test.pep?-p?proc?–f?axt?–k?-o?outputc.分歧时间计算：Divergenttime（T）?calculation.????T=Ks/2λ.?λ?:?mean?5.1-7.1×10-9??.d. Ka/Ks意义：? Ka/Ks=1.中性进化。
.? Ka/Ks<>?Ka/Ks>1.正选择。
Positively?selected?genes?and?produce?fitness?advantagemutations?to?evolve ?new?functions.基因家族分析套路（三）本节主要讲基因结构分析套路1、Motif分析使用软件MEME，命令如下：??meme?sample.fa?-dna?–revcomp?-nmotifs?10??-mod?zoops?-minw?6-maxw?50>meme_htmlFormat.ht ml2、基因结构分布图用法如下：结果展示3、基因结构常见统计信息：自己excel或写程序统计???a.?The?number?of?intron?andexon.???b.?The?splicing?intronpattern?inculding?0,1,2?phase. ???c.?The?marked?region.?Forexample?kinase?domain. ???d.?sequence?length.???e.?UTR.4、启动子分析。
网站：主要做植物的：注意事项：a.?IE?brower.b.?Only?one?sequence?for?oncesearch?and?the?length?was?limited?in?1000?b p.c.?DNA?sequence?origin:?1000?or1500?bp?upstream?of?ATG?of?one?gene. 分析结果：基因家族分析套路（四）一、转录组及芯片原始数据下载网站?1、??。
用法见下图。
GEO数据ID命名规则：GPL->GSE->GSM.GPL:?platformGSE:?multiple?series.GSM:?multiple?samples.GDS?≈?GSE.?Thedifference?concentrated?on?the?data?labeled?GDS?can?be?analyzed?for?on e?geneonline.?It?is?simple?and?easily.The?data?in?the?sameGPL?can?be?used?to??compare?inexperiment下面是在线分析转录组数据的用法：2、?该数据库下载数据用法如下：3、该数据库下载数据用法如下，注意用户名和密码！4、5、DRA?db（）二、数据处理拿到原始数据，要进行处理，才能进行后续数据分析。
1、芯片数据。
原始数据格式“.cel”格式。
以AffyMicroarray数据处理为例讲述主要的命令如下：>?library(affy);?>library(makecdfenv);??>library……>mydata?<-?ReadAffy()?##choose?“.cel?“?file?analyzed.>eset?<-?rma(mydata);>write.exprs(eset,file="mydata.txt")>design?<-?model.matrix(~-1+factor(c(1,1,2,2,3,3)))?#?Createsappropriate?design? matrix.?>colnames(design)?<-c("group1",?"group2",?"group3")?#?Assigns?column?names.>fit?<-?lmFit(eset,?design)?#?Fits?a?linear?model?for?each?gene?based?onthe?give n?series?of?arrays.>contrast.matrix?<-?makeContrasts(group2-group1,group3-group2,?group3-group 1,?levels=design)?#?Creates?appropriate?contrast?matrix?toperform?all?pairwise?compa risons.>fit2?<-?contrasts.fit(fit,?contrast.matrix)#?Computes?estimatedcoefficients?and?sta ndard?errors?for?a?given?set?of?contrasts.>fit2?<-?eBayes(fit2)?#?Computes?moderated?t-statistics?and?log-oddsof?differenti al?expression?by?empirical?Bayes?>topTable(fit2,?coef=1,adjust="fdr",?sort.by="B",?number=10)?#?Generates?list?of?t op?10?('number=10')differentially?expressed?genes?sorted?by?B-values?('sort.by=B')?for ?firstcomparison?group.>write.table(topTable(fit2,?coef=1,adjust="fdr",?sort.by="B",?number=500),file="lim ma_complete.xls",?s=F,?sep="\t")?#?Exports?complete?limma?statistics?table?f orfirst?comparison?group.>results?<-?decideTests(fit2,p.value=0.05);?vennDiagram(results)?2、转录组数据处理。