生物信息學(xué)軟件介紹

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1、生物信息學(xué)軟件及使用技巧劉吉平Bioscau@21cn.com內(nèi)容概要生物信息學(xué)軟件的主要功能簡(jiǎn)介分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和公共數(shù)據(jù)，加快研究進(jìn)度，縮短科研時(shí)間提示、指導(dǎo)、替代實(shí)驗(yàn)操作，利用對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析所得的結(jié)論設(shè)計(jì)下一階段的實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)管理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尋找、預(yù)測(cè)新基因及預(yù)測(cè)其結(jié)構(gòu)、功能蛋白高級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)二.生物學(xué)軟件部分常見(jiàn)功能使用技巧PCR引物設(shè)計(jì)DNA、蛋白質(zhì)序列同源分析及進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建ContigExpress----DNA序列片斷拼接DNA模擬電泳重要生物數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介生物信息學(xué)服務(wù)生物信息學(xué)的概念：生物信息學(xué)是一門(mén)新興的交叉學(xué)科，它將數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)知識(shí)應(yīng)用于生物學(xué)，以獲取、

2、加工、存儲(chǔ)、分類(lèi)、檢索與分析生物大分子的信息，從而理解這些信息的生物學(xué)意義。二.生物信息學(xué)軟件的主要功能簡(jiǎn)介網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)用http://www.labonweb.comIRACE(基因拉長(zhǎng)功能）BLAST同源序列檢索ENTREZSYSTEM(集成信息檢索系統(tǒng))生物信息學(xué)軟件主要功能分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和公共數(shù)據(jù)，加快研究進(jìn)度，縮短科研時(shí)間提示、指導(dǎo)、替代實(shí)驗(yàn)操作，利用對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析所得的結(jié)論設(shè)計(jì)下一階段的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化管理尋找、預(yù)測(cè)新基因及其結(jié)構(gòu)、功能蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)及功能預(yù)測(cè)（三維建模，目前研究的焦點(diǎn)和難點(diǎn)）功能1.分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和公共數(shù)據(jù)，加快研究進(jìn)度，

3、縮短科研時(shí)間核酸：序列同源性比較，分子進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建，結(jié)構(gòu)信息分析，包括基元(Motif)、酶切點(diǎn)、重復(fù)片斷、堿基組成和分布、開(kāi)放閱讀框（ORF），蛋白編碼區(qū)（CDS）及外顯子預(yù)測(cè)、RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、DNA片段的拼接蛋白：序列同源性比較，結(jié)構(gòu)信息分析（包括Motif，限制酶切點(diǎn)，內(nèi)部重復(fù)序列的查找，氨基酸殘基組成及其親水性及疏水性分析)，等電點(diǎn)及二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等等本地序列與公共序列的聯(lián)接，成果擴(kuò)大ENTREZ集成檢索示意圖Antheprot5.0DotPlot點(diǎn)陣圖PeptoolLite---DotPlot點(diǎn)陣圖DNASIS2.5RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)DNASIS2.5tRN

4、A二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)RNAStructure3.5RNA二結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)Omiga2.0ORFMapDnaStar之Protean對(duì)氨基酸的親疏水性分析：helicalwheel圖功能2.提示、指導(dǎo)、替代實(shí)驗(yàn)操作，利用對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析所得的結(jié)論設(shè)計(jì)下一階段的實(shí)驗(yàn)用軟件設(shè)計(jì)PCR引物，測(cè)序引物或雜交探針，設(shè)計(jì)克隆策略，構(gòu)建載體，做模擬電泳實(shí)驗(yàn)，即模擬核酸內(nèi)切酶或內(nèi)肽酶對(duì)相應(yīng)的底物分子切割后的電泳行為。蛋白跨膜區(qū)域分析，信號(hào)肽潛在斷裂點(diǎn)預(yù)測(cè)。Winplas2.6質(zhì)粒構(gòu)建Atheprot5.0預(yù)測(cè)蛋白跨膜區(qū)域Antheprot5.0預(yù)測(cè)信號(hào)肽斷裂點(diǎn)功能3.用計(jì)算機(jī)管理實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)及文獻(xiàn)

5、資料實(shí)驗(yàn)室結(jié)果的儲(chǔ)存、管理和申報(bào)工作從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得的序列文件（由ENTREZ集成檢索系統(tǒng)所得的數(shù)據(jù)文件可以進(jìn)入EndNote或者ReferenceManager儲(chǔ)存管理）或資料文獻(xiàn)的管理軟件:EndNote，ReferenceManagerReferenceManager9界面功能4.用計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)新基因及其結(jié)構(gòu)和功能對(duì)CDS（CodingSequence）蛋白編碼區(qū)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率已達(dá)到90%以上對(duì)整個(gè)基因結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)存在一定難度PWM（位置權(quán)重矩陣）算法由物化原理技術(shù)開(kāi)發(fā)，側(cè)重于找基因表達(dá)系統(tǒng)和核酸相互作用的位點(diǎn)。給信號(hào)序列各個(gè)位置每種可能出現(xiàn)的核苷酸分配一個(gè)分?jǐn)?shù)，將各

6、位置分?jǐn)?shù)相加后得出該序列作為潛在作用位點(diǎn)的分?jǐn)?shù)。DNASIS2.5對(duì)蛋白編碼區(qū)的預(yù)測(cè)A.(CodonBias)DNASIS2.5對(duì)蛋白編碼區(qū)的預(yù)測(cè)B.(RareCodon)DNASIS2.5對(duì)蛋白編碼區(qū)的預(yù)測(cè)C.(ORFList)DNASTAR之GeneQuest預(yù)測(cè)CDS功能5.蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)該項(xiàng)技術(shù)算法十分復(fù)雜，尚未成熟。PDB及MMDB數(shù)據(jù)庫(kù)目前仍然禁止收錄軟件預(yù)測(cè)出來(lái)的蛋白高級(jí)結(jié)構(gòu)模型。X射線晶體學(xué)技術(shù)和多維核磁共振技術(shù)是當(dāng)前人們認(rèn)識(shí)蛋白高級(jí)結(jié)構(gòu)的主要手段，但兩種技術(shù)都有不足之處。前者要求必需得到高標(biāo)準(zhǔn)的蛋白晶體，后者對(duì)分子量大于3萬(wàn)的大蛋白不能測(cè)定。因此

7、理論模擬和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)顯得十分重要。序列與結(jié)構(gòu)關(guān)系的根源在于“蛋白質(zhì)折疊的問(wèn)題”，這是近期研究關(guān)注的焦點(diǎn)。DNASIS2.5蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)目前應(yīng)用的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的算法同源預(yù)測(cè)(一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu))結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)相對(duì)比（DALI算法）當(dāng)前最先進(jìn)的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法：結(jié)構(gòu)類(lèi)識(shí)別（foldrecognition）先建立一個(gè)已知的結(jié)構(gòu)類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)（foldlibrary)，將待測(cè)序列“穿過(guò)”該數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成的坐標(biāo)，并根據(jù)事先確定的物理限制，逐個(gè)位置移動(dòng)（threading，sequence-structurealignment)，由一個(gè)函數(shù)（sequence-structu