常用分子生物学数据库检索方法与及数据格式
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一步一步教你使用NCBI数据库资源随着ncbi数据库各种资源的涌现,NCBI已经成为科研工作者必不可少的资料查找,数据分析的工具。
那么NCBI 数据如何使用,新手入门一步一步教你认识和使用NCBI数据库。
一综合数据库NCBI数据库集美国国立生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information),即我们所熟知的NCBI 是由美国国立卫生研究院(NIH)于1988年创办。
创办NCBI 的初衷是为了给分子生物学家提供一个信息储存和处理的系统。
除了建有GenBank核酸序列数据库(该数据库的数据资源来自全球几大DNA数据库,其中包括日本DNA数据库DDBJ、欧洲分子生物学实验室数据库EMBL以及其它几个知名科研机构)之外,NCBI还可以提供众多功能强大的数据检索与分析工具。
目前,NCBI提供的资源有Entrez、Entrez Programming Utilities、My NCBI、PubMed、PubMed Central、Entrez Gene、NCBI Taxonomy Browser、BLAST、BLAST Link (BLink)、Electronic PCR等共计36种功能,而且都可以在NCBI的主页上找到相应链接,其中多半是由BLAST功能发展而来的。
1 NCBI最新进展1.1 PubMed搜索功能的增强去年,NCBI对PubMed进行了几项改进工作,改动最大的是搜索界面和摘要浏览界面。
其中,搜索界面中新增了“Advanced Search”选项(这实际上是对以往“Limits”和“Preview/Index”功能的整合),并且增加了一个新的窗口,用户可以在此窗口下通过“论文作者名”、“论文所属杂志名称”、“论文出版日期”等限定条件进行搜索。
而且,“论文作者名”和“论文所属杂志名称”还设有文本框自动填充功能。
现在,在PubMed数据库中进行文本搜索的同时还可以立即通过两个“内容传感器(content sensors)”进行分析。
一、生物学数据库总共三大数据库GenBank (隶属于NCBI) , DDBJ(日本) , EBI(欧洲)。
1. NCBIPubMed:美国国家医学图书馆提供的搜索服务,主要用于搜索paper。
Entrez :将科学文献、DNA和蛋白质序列数据库、蛋白质三维结构数据、种群研究以及全基因组组装数据整合成的一个系统,其实就是个工具,平常你点的search,是个查询、提取、显示系统。
Blast :基础局部比对搜索工具,主要用于搜索相似DNA或蛋白质序列。
OMIM :在线人类孟德尔遗传性状数据库,主要用于搜索人类基因和遗传异常序列。
BooksTaxonomy:生物类别的分类浏览器(古细菌、细菌、真核生物、病毒)Structure:分子模型数据库(MMDB,PDB)GenBank:数据量极大DbEST:表达序列标签数据库,GenBank的子库。
Unigene:为每一个gene创造一个条目,一个具体的基因可能对应于许多EST,但是只对应一个Unigene。
提供作为EST记录来源的cDNA库的组织区域分布列表,并且给出了对应于基因的EST列表,允许使用者对它们进行深入研究。
RefSeq:GenBank数据量太大,是冗余的,对应于某个基因的索引号可能有很多,但是其RefSeq仅有一个。
2. EBIEMBL:储存DNA、RNA序列的数据库,对DDBJ,GENBANK是互补的。
SWISS-PROT:现存的最好的标有注释的蛋白数据库TrEMBL:翻译后的EMBLMSD:蛋白质结构数据库Ensembl:基因组数据浏览器ArrayExpress:基因表达数据库3.其他生物学数据库PIR:蛋白信息数据库UniProt:将Swiss-Prot、PIR、TrEMBL三者合一ExPASy :专家蛋白分析系统PDB:蛋白三维结构,存储格式为pdb,用RasMol软件看二、数据库检索数据库检索是指对数据库中的注释信息进行关键词匹配查找1、Entrez使用方法登录NCBI,在Search处选择数据库,输入检索词之后回车检索格式genepept、fasta序列的fasta格式:1. 每条记录的第一行以大于号(>)开始2. 大于号后是序列的描述信息3. 从第2行开始为序列本身。
实验一文献检索和阅读各大生物分子数据库一、实验目的1、学习文献检索方式2、了解生物信息学经常使用数据库的结构二、实验内容文献检索是每一个科研工作者必需具有的能力,那个地址要紧以我校的资源为例,说明网络文献检索的一些大体方式。
国际上已经成立起许多分子公共数据库,包括基因组图谱数据库、核酸序列数据库、蛋白质序列数据库及生物大分子结构数据库等。
这些数据库由专门的机组成立和保护,他们负责搜集、组织、治理和发布生物分子数据,并提供数据检索和分析工具,向生物学研究人员提供大量有效的信息,为他们的研究效劳。
本实验通过登岸GenBank、EMBL、DDBJ三个国际上权威的核酸序列数据库、GDB基因组数据库、人类基因组数据库Ensembl、表达序列标记数据库dbEST、序列标记位点数据库dbSTS,和PIR、SWISS-PROT、TrEMBL蛋白质序列数据库、蛋白质数据仓库UniProt、生物大分子数据库PDB等,了解各数据库的结构,。
三、实验仪器、设备及材料运算机(联网)四、实验原理成立生物分子数据库的动因是由于生物分子数据的高速增加,而另一方面也是为了知足分子生物学及相关领域研究人员迅速取得最新实验数据的要求。
生物分子信息分析已经成为分子生物学研究必备的一种方式。
数据库及其相关的分析软件是生物信息学研究和应用的重要基础,也是分子生物学研究必备的工具。
核酸序列是了解生物体结构、功能、发育和进化的起点。
国际上权威的核酸序列数据库有三个,别离是美国生物技术信息中心(NCBI)的GenBank()、欧洲分子生物学实验室的EMBL-Bank(简称EMBL,)及日本遗传研究所的DDBJ()。
三个数据库中的数据大体一致,仅在数据格式上有所不同,关于特定的查询,三个数据库的响应结果一样。
以EMBL数据库为例,其每一个序列,相关数据包括序列名称、序列、位点、关键字、来源、生物种类、参考文献、注释、序列中具有重要生物学意义的位点等。
生命科学中最常用的5个数据库介绍生命科学是一个庞大而复杂的学科,其中包含了关于生命现象的各种研究。
对于生命科学的研究,特别是在分子水平上进行的研究,需要大量的数据支持。
这些数据包括分子序列、蛋白质结构、代谢途径等等。
为了有效地管理这些数据,生命科学中广泛应用了各种数据库。
本文将介绍生命科学中最常用的5个数据库。
1. GenBankGenBank是全球最大的分子生物学数据库,包含了全球各地实验室提交的DNA和RNA序列。
它由美国国家生物技术信息中心(NCBI)维护。
GenBank包含了数十亿条序列记录,其中包括了不同物种的基因组、蛋白质序列、DNA和RNA序列等。
与DNA和RNA序列相关的信息包括序列长度、基序、带电的特殊域、结构域、转录因子结合位点以及其他数据。
GenBank还包含了元数据,如物种和菌株的信息、文献引用以及序列的提交日期。
2. PubMedPubMed是美国国家医学图书馆(NLM)维护的一个生命科学文献数据库,包括了生命科学、医学和健康相关的数百万篇论文。
PubMed提供了对文献的全文搜索和存储,使科学家在查找特定话题时更加方便。
除了搜索全文的功能,PubMed还提供了很多额外的服务,如翻译摘要、相关文章推荐、绘制图表等。
3. EnsemblEnsembl是一种数据库、搜索引擎和分析平台,专门用于处理各种生命科学的数据。
Ensembl已经成为了全球最大的基因组数据库之一,包含了人类、其他哺乳动物、鸟类、篮球、双子蝎、无脊椎动物等近700个物种的基因组信息。
Ensembl提供的数据包括生物序列、调控区域、基因家族、基因结构、基因组的变异和基因表达信息等。
4. Protein Data Bank (PDB)蛋白质数据银行(PDB)是一个三维蛋白结构数据库,由改华大学、美国罗格斯大学和欧洲生物信息研究所等机构共同维护。
PDB存储了全球各地实验室提交的蛋白质晶体结构和生化分析,包括了大多数已知的蛋白质家族和酶。
NCBI使用方法NCBI (National Center for Biotechnology Information), 美国国家生物技术信息中心[url]/[/url]NCBI是NIH的国立医学图书馆(NLM)的一个分支。
NCBI提供检索的服务包括:1.GenBank(NIH遗传序列数据库):一个可以公开获得所有的DNA序列的注释过的收集。
GenBank是由NCBI受过分子生物学高级训练的工作人员通过来自各个实验室递交的序列和同国际核酸序列数据库(EMBL和DDBJ)交换数据建立起数据库的。
它同日本和欧洲分子生物学实验室的DNA数据库共同构成了国际核酸序列数据库合作。
这三个组织每天交换数据。
其中的数据以指数形式增长,最近的数据为它已经有来自47000个物种的30亿个碱基。
2.Molecular Databases(分子数据库):Nucleotide Sequence(核酸序列库):从NCBI其他如Genbank数据库中收集整理核酸序列,提供直接的检索。
Protein Sequence (蛋白质序列库):与核酸类似,也是从NCBI多个不同资源中编译整理的,方便研究者的直接查询。
Structure(结构)-——关于NCBI结构小组的一般信息和他们的研究计划,另外也可以访问三维蛋白质结构的分子模型数据库(MMDB)和用来搜索和显示结构的相关工具。
MMDB:分子模型数据库—一个关于三维生物分子结构的数据库,结构来自于X-ray晶体衍射和NMR色谱分析。
Taxonomy(分类学)——NCBI的分类数据库,包括大于7万余个物种的名字和种系,这些物种都至少在遗传数据库中有一条核酸或蛋白序列。
其目的是为序列数据库建立一个一致的种系发生分类学。
3.Literature Databases(文献数据库)(1)PubMed是NLM提供的一项服务,能够对MEDLINE上超过1200万条的上世纪六十年代中期至今的杂志引用和其他的生命科学期刊进行访问,并可以连接到参与的出版商网络站点的全文文章和其他相关资源。
填空题:1、蛋白质结构数据来源:①实验测定方法: X-ray 、 NMR 、Cryo-EM ②理论预测:同源建模、折叠识别、从头计算2、一级数据库:①一级核酸数据库:Genbank(美国)、EMBL (欧洲)、DDBJ(日本) NCBI②一级蛋白质序列数据库:SWISS-PORT 、PIR 、 NCBI③一级蛋白质结构数据库:PDB、 pfam 、 prosite大分子序列格式:fasta数据库基本文件格式:genbank蛋白质分类数据库:SCOP、CATH 、 FSSP二次数据库: GDB 、 Prosite、 TRANSFAC3、本地软件: Clustal-x 、 BioEdit 、 Mega、 sequencher、 spdbv、 Discovery-studio4、本课程主要理论依据:相似性、同源性、序列比对(3D结构比对)、数学方法、分子动力、分子力学5、基因鉴定三步骤:①找到序列中的非编码区(低复杂度区)②找基因③鉴定找到的基因6、主要的生物大分子数据:①DNA:基因组序列、基因序列、cDNA、EST、碱基修饰DNA 功能模块 /位点(如启动子、剪接体、表达调控位点等)②蛋白质:氨基酸组成、氨基酸序列、理化性质、原子坐标;二级结构、核体、结构域、功能域 /位点; 3D 结构常见的生物信息数据记录格式:FASTA 、GenBank、EMBL、 PDBFASTA 格式:序列文件的第一行由大于符号>大头的任意文字说明,主要为标记序列用。
从第二行开始是序列本身,标准核苷酸符号或氨基酸单字母符号,通过核苷酸符号大小写均可,而氨基酸一般用大写字母。
文件中和每一行都不要超过80 个字符(通常60 个字符)GenBank格式:序列名称、长度。
日期;序列说明、编号、版本号;物种来源、学名、分类60学位置;相关文献作者、题目、刊物、日期;序列特征表;碱基组成;序列本身(每行个)二 .填空题1.常用的三种序列格式: NBRF/PIR,FASTA 和 GDE2.初级序列数据库: GenBank, EMBL 和 DDBJ3.蛋白质序列数据库: SWISS-PROT 和 TrEMBLPIR (蛋白4. 提供蛋白质功能注释信息的数据库:KEGG (京都基因和基因组百科全书)和质信息资源) 5. 目前由 NCBI 维护的大型文献资源是PubMed6.数据库常用的数据检索工具: Entrez, SRS, DBGET7.常用的序列搜索方法: FASTA 和 BLAST8.高分值局部联配的 BLAST 参数是 HSPs(高分值片段对), E(期望值) 9. 多序列联配的常用软件: Clustal10.蛋白质结构域家族的数据库有:Pfam, SMART11. 系统发育学的研究方法有:表现型分类法,遗传分类法和进化分类法12. 系统发育树的构建方法:距离矩阵法,最大简约法和最大似然法13. 常用系统发育分析软件:PHYLIP 14.检测系统发育树可靠性的技术: bootstrapping 和 Jack-knifing 15. 原核生物和真核生物基因组中的注释所涉及的问题是不同的16. 检测原核生物ORF 的程序: NCBI ORF finder17. 测试基因预测程序正确预测基因的能力的项目是GASP(基因预测评估项目)18.二级结构的三种状态:α螺旋,β折叠和β转角19.用于蛋白质二级结构预测的基本神经网络模型为三层的前馈网络,包括输入层,隐含层和输出层20.通过比较建模预测蛋白质结构的软件有SWISS-PDBVIEWER ( SWISS — MODEL 网站) 21. 蛋白质质谱数据搜索工具:SEQUEST 22. 分子途径最广泛数据库:KEGG23. 聚类分析方法,分为有监督学习方法,无监督学习方法24. 质谱的两个数据库搜索工具:1、 SEQEST 和 Lutkefi 三大数据库:核酸序列数据库、蛋白质序列数据库、结构数据库世界三大核酸序列数据库:GenBank、 EMBL-Bank 、 DDBJ蛋白质序列数据库:Swiss-Prot、 TrEMBL 、UniProt蛋白质结构数据库:PDB 、SCOP、CATH2、 GenBank 文献、提供了提供的服务:提供了EntrezBLAST 序列类似性检索。
分子生物学中常用数据库综合数据库:来源:/news/science/article/90048.html生物信息学网址链接:http://www.bioinformatics.ca/links_directory/Nucleic Acid Research Database Issue:/content/vol32/suppl_2/一、蛋白相关数据库蛋白质结构域预测工具Esignal:/esignal/信号传导系统蛋白的结构域预测工具,凡是涉及到信号传导系统的蛋白用这个预测效果最佳SignalP:http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/信号肽预测工具,适合定位于非胞质位置的蛋白质Emotif:/emotif-search/结构域预测工具,由于其用motif电子学习的方法产生结构域模型,故预测效果比Prosite好Ematrix:/ematrix/是用Matrix的方法创建的结构域数据库,可与emotif互相印证。
其速度快,可快速搜索整个基因组InterPro:/InterProScan/EBI提供的服务,用图形的形式表示出搜索的结构域结果TRRD:http://wwwmgs.bionet.nsc.ru/mgs/gnw/trrd/转录因子结构域预测的最好数据库。
但不会用Protscale:/cgi-bin/protscale.pl可分析该序列的各种性状如活动度、亲水性(Kyte&Doolittle)、抗原性(Hopp&Woods)等通过寻找MOTIF和Domain来分析蛋白质的功能A. MOTIF是蛋白中较小的保守序列片断,其概念比Domain小PROSITE:/tools/scanprosite/是专门搜索蛋白质Motif的数据库,其中signature seqs是最重要的motif信息B. Domain:若干motif可形成一个Domain,每个Domain形成一个球形结构,Domain与Domain之间通常像串珠一样相连Pfam:可以搜索某段序列中的Domain,并以图形化表示出来。