实验七分子系统发育分析

1、复旦大学 实验七：分子系统发育分析实验七：分子系统发育分析杜杜 娟娟基因与蛋白质组学数据分析基因与蛋白质组学数据分析实验项目七：分子系统发育分析实验项目七：分子系统发育分析一、 实验目的和要求： 掌握批量下载核酸或蛋白质序列方法 掌握多序列比对及分子系统发育分析输入文件的准备 掌握多序列比对软件Clustal的使用 掌握分子系统发育分析软件MEGA的使用 熟悉分子系统发育分析的结果2 寻找蛋白质家族，识别多个序列的保守区域 相似的蛋白质序列往往具有相似的结构与功能 辅助预测新序列的二级或三级结构 可以直观地看到基因的哪些区域对突变敏感7.1 多序列比对3VTISCTGSSSNIGAG-NHVK

2、WYQVTISCTGTSSNIGS-ITVNWYQLRLSCSSSGFIFSS-YAMYWVRLSLTCTVSGTSFDD-YYSTWVRPEVTCVVVDVSHEDPQVKFNWYVDG-ATLVCLISDFYPGA-VTVAWKADS-AALGCLVKDYFPEP-VTVSWNSG-VSLTCLVKGFYPSD-IAVEWWSNG-7.1 一个多序列比对例子47.2 系统发育与系统发育树系统发育与系统发育树 系统发育（系统发育（phylogeny）是指生物形成或是指生物形成或进化的历史进化的历史; 系统发育学系统发育学(phylogenetics)研究物种间进研究物种间进化关系的学科化关系

3、的学科; 系统发育树（系统发育树（phylogenetic tree）描述物种描述物种间进化关系的一种表示形式。间进化关系的一种表示形式。 5 经典系统发育学经典系统发育学主要是物理或表型特征主要是物理或表型特征如生物体的大小、颜色、触角个数如生物体的大小、颜色、触角个数即通过表型比较来研究物种之间的进化关系。即通过表型比较来研究物种之间的进化关系。有时候亲缘关系远的物种也能进化出相似的表型，有时候亲缘关系远的物种也能进化出相似的表型，所谓的趋同进化所谓的趋同进化(convergent evolution)。例如是否有眼睛例如是否有眼睛?67.2 分类、进化、系统发育分类、进化、系统发育现代系

4、统发生学现代系统发生学利用从遗传物质中提取的信息作为物种特征，利用从遗传物质中提取的信息作为物种特征，具体地说就是核酸序列或蛋白质分子具体地说就是核酸序列或蛋白质分子 77.2 分类、进化、系统发育分类、进化、系统发育5353个人的线粒体基因组个人的线粒体基因组( (16,587bp) )人类迁移的路线人类迁移的路线87.3 分类、进化、系统发育分类、进化、系统发育Out of AfricaTree of Life: 16S rRNA9系统发育树系统发育树: 术语术语1011实验内容实验内容1： 批量下载核酸或蛋白质序列批量下载核酸或蛋白质序列 http:/www.ncbi.nlm.nih.g

5、ov/sites/batchentrez 文件seq.txt 文件格式121314151617181920Clustal的使用的使用实验内容实验内容 2 多序列比对多序列比对准备输入文件准备输入文件物种名空格蛋白名物种名空格蛋白名序列序列ClustalX 界面界面2122第二步：输入序列文件。2324第三步：设定比对的一些参数。25参数设定窗口。参数设定窗口。26第四步：开始序列比对。第四步：开始序列比对。2728第五步：比对完成，选择保存结果文件的格式第五步：比对完成，选择保存结果文件的格式选择第三选择第三个：个：save sequence as29CLUSTAL 2.1 multiple

6、sequence alignmentBos -MEWVWALVLLAALGSARAERDCRVSSFRVKENFDKARFAGTWYAMAKKDPEGLFSus -MEWVWALVLLAALGSAQAERDCRVSSFRVKENFDKARFSGTWYAMAKKDPEGLFEquus -MEWVWALVVLAALGSAGAERDCRVSSFRVKENFDKARFSGTWYAMAKKDPEGLFMyotis -MKKSERGCQNKLFPLP-FAGTWYAMAKKDPEGLFHomo -MKWVWALLLLAALGSGRAERDCRVSSFRVKENFDKARFSGTWYAMAKKDPEGLFR

7、attus -MEWVWALVLLAALGGGSAERDCRVSSFRVKENFDKARFSGLWYAIAKKDPEGLFColumba MAHTERALSYLLLLALALLGSSTAERDCRVSSFKVKENFDKSRYSGIWYAMAKKDPEGLF :*.*: . * : :* *:*Bos LQDNIVAEFSVDENGHMSATAKGRVRLLNNWDVCADMVGTFTDTEDPAKFKMKYWGVASFSus LQDNIVAEFSVDENGHMSATAKGRVRLLNNWDVCADMVGTFTDTEDPAKFKMKYWGVASFEquus LQDNIVAEFSVDEYGQMS

8、ATAKGRVRLLNNWDVCADMVGTFTDTEDPAKFKMKYWGVASFMyotis LQDNIIAEFSVDENGQMSATAKGRVRLLNNWDVCADMVGTFTDTEDPAKFKMKYWGVASFHomo LQDNIVAEFSVDETGQMSATAKGRVRLLNNWDVCADMVGTFTDTEDPAKFKMKYWGVASFRattus LQDNIIAEFSVDEKGHMSATAKGRVRLLSNWEVCADMVGTFTDTEDPAKFKMKYWGVASFColumba LQDNVVAEFTVDENGQMTATAKGRVRLFNNWDVCADMIGSFTDTEDPAKFK

9、MKYWGVASF *:*:* *:*:*:.*:*:*:*Bos LQKGNDDHWIIDTDYETFAVQYSCRLLNLDGTCADSYSFVFARDPSGFSPEVQKIVRQRQSus LQKGNDDHWIIDTDYDTYAAQYSCRLQNLDGTCADSYSFVFARDPHGFSPEVQKIVRQRQEquus LQKGNDDHWIIDTDYDTYAVQYSCRLLNLDGTCADSYSFVFARDPNGFPPEVQRIVRRRQMyotis LQRGNDDHWIIDTDYDTYAVQYSCRLLNFDGTCADSYSFVFARNPYGLPPEVQKVVRRRQHomo LQKG

10、NDDHWIVDTDYDTYAVQYSCRLLNLDGTCADSYSFVFSRDPNGLPPEAQKIVRQRQRattus LQRGNDDHWIIDTDYDTFALQYSCRLQNLDGTCADSYSFVFSRDPNGLTPETRRLVRQRQColumba LQKGNDDHWVVDTDYDTYALHYSCRQLNEDGTCADSYSFVFSRDPKGLPPEAQKIVRQRQ *:*:*:*:* :* * *:*:* *:.*.:*:*Bos EELCLARQYRLIPHNGYCDGKSERNIL-Sus EELCLARQYRLITHNGYCDGKSERNIL-Equus EELCLARQ

11、YRLISHNGYCDGKSDRNLL-Myotis EELCLGRQYRLIMHNGYCDGKSERNLL-Homo EELCLARQYRLIVHNGYCDGRSERNLL-Rattus EELCLERQYRWIEHNGYCQSRPSRNSL-Columba VDLCLERKYRVIVHNG-KNIFF :* *:* * * :* : 结果分析结果分析用写字板打开用写字板打开.aln文件进行查看文件进行查看*保守位点保守位点：相对保守：相对保守.保守性稍差保守性稍差没有标注的，不保守位点没有标注的，不保守位点2 系统发育分析系统发育分析MEGA5.1的基础使用的基础使用30http:/ 5首

12、先打开首先打开MEGA 5软件，界面如下：软件，界面如下：333435363738394041424344 Bos Sus Equus Myotis Rattus Homo Columba897245390.02野鸽野鸽蝙蝠蝙蝠大鼠大鼠野猪野猪牛牛人人马马45464748作作 业业下载核糖核酸酶的蛋白质序列（NP_002924，XP_004054900，Q8SQ12，Q8SQ08，Q8SQ06，P61821，NP_001038203, XP_003901552, NP_001009108, Q8SQ05）存为RNASE1.txt用写字板整理这些序列，整理为Clustal软件的输入文件。用ClustalX对核糖核酸酶Rnase进行多序列比对分析（序列文件RNASE1.txt ），将比对结果（.aln文件）以Word文档保存，并存成.fasta文件。用框图圈出该序列中的保守位点，找出3个易变位点。49利用MEGA5，对以上序列进行系统发育分析，利用NJ方法构建系统发育树，Bootstrap检验循环次数设为500，将建好的树图编辑，写出每个分支的序列属于哪个物种，翻译出物种名称，