寻找基因外显子、内含子的几种方法

外显子查找方法范文外显子（exon）是基因组中编码蛋白质的片段，它们是基因转录后的成果。

外显子查找是基因组学领域的一个重要任务，它可以帮助我们了解基因的功能和结构，以及鉴定和研究基因突变和遗传疾病。

在过去的几十年里，外显子查找方法经历了多次技术革新，从最早的Sanger测序到现在的高通量测序技术。

下面将介绍几种常用的外显子查找方法。

1. Sanger测序：Sanger测序是一种经典的测序技术，通过反复合成DNA链并在每个碱基上加入一种特殊的标记物来测定DNA序列。

借助Sanger测序，我们可以逐个测定DNA的碱基顺序，并通过比对已知外显子序列来确定外显子的位置。

2. 基于EST序列的外显子查找：EST（Expressed Sequence Tag）是从cDNA文库中得到的短序列片段，它们通常来自于外显子区域。

利用EST序列可以通过比对已知外显子序列来推断新的外显子。

3. 基于数据库的外显子查找：利用已知的外显子序列建立外显子数据库，如Ensembl、NCBI等，可以快速比对新的DNA序列来鉴定外显子。

4. 基于高通量测序的外显子查找：高通量测序技术的发展使得我们可以快速测定大量的DNA序列，从而推断编码蛋白质的外显子序列。

常用的高通量测序技术包括二代测序技术（如 Illumina、Iontorrent）和三代测序技术（如 PacBio、Nanopore），它们通过将DNA序列拆解成短片段并进行平行测序来提高测序速度。

5. 基于RNA-Seq的外显子查找：RNA-Seq是一种利用高通量测序技术直接测定RNA序列的方法。

由于RNA是从基因组DNA转录而来的，因此RNA-Seq可以直接测定外显子序列。

此外，由于RNA-Seq还可以检测到转录后修饰和剪接等信息，因此它成为目前外显子查找的主要方法。

总的来说，外显子查找是基因组学研究中的一项重要任务。

不同的外显子查找方法有不同的优缺点，在实际应用中需要根据研究的目的、样本的可得性和测序平台的要求来选择合适的方法。

在讲述某个基因的启动子查询之间，我们有必要对基础知识进行一下复习和总结。

先看一下中心法则：启动子是在DNA转录为RNA这一步过程中发挥作用的，在此要与顺序数为负（-1，-2，……），向下游（3’端）数的碱基为正（+2，+3，……）区域：启动子的范围非常大，可以包含转录起始位点上游2000bp，有些特定基因的转录区内部也存在着转录因子的结合位点，因此也属于为/。

进入项Genome Browser,进入基因组浏览器入口，如下图在Organism的下拉菜单中选择Rat，在assembly的下拉菜单中选择最新日期Nov. 2004可，如下图所示：然后点击Submit，返回的页面如下：结果显示该基因的已知序列和相关mRNA序列，点击Known Gene中的第一个序列，出现包含这序列的图解概要。

为了获得这个区域更清晰的图像，可以点击紧靠zoom out的1.5X按钮，如下图：对于Known Genes（已知基因）和预测的基因路径来说，一般的惯例是以一个高的垂直线或块状表示每个编码外显子，以短的垂直线或块状表示5′端和3′端非翻译区。

起连接作用的内含子以非常细的线条表示。

翻译的方向由沿着细线的箭头指示。

本例的搜寻目的来说，默认设置不是理想的设置。

按照视图利用页面底部的Track Controls按钮，将一些路径设置为hide模式（即不显示），其他设置为dense模式（所有资料密集在一条直线上）；另一些路径设置为full模式（每个特征有一个分开的线条，最多达300）。

在考虑这些路径内究竟存在那些资料之前，对这些路径的内容和表现做一个简要的讨论是必要的，许多这些讨论是由外界提供给UCSC的。

Ensembl Gene Predictions路径由Ensembl提供。

Ensembl基因通过许多方法来预测，包括与已知mRNA和蛋白质进行同源性比较。

若查询启动子区域，我们需要将Ensembl Genes选择为dense 或full模式，点击Refresh，即刷新，出现下图：图中多出了Ensembl Genes的预测路径，我们在红框中圈出。

应用UCSC查找基因启动子(promoter)、内含子、外显子序列（2015）本文原文来源于网络，因网站相关网页有所变化，特改写原文，望对同同仁有所帮助。

启动子的甲基化，转录因子与启动子的结合调控基因的表达等研究领域一直较为热门。

本文图文形式讲解了启动子的概念，利用UCSC如何查找一个基因的启动子序列，以及外显子和内含子序列的显示。

在讲述某个基因的启动子查询之间，我们有必要对基础知识进行一下复习和总结。

先看一下中心法则：启动子是在DNA转录为RNA这一步过程中发挥作用的，在此要与DNA自身复制起始点（称作复制子）和由mRNA翻译为蛋白质时的翻译起始点（以起始密码子ATG为标志）区别开来。

定义：启动子是参与特定基因转录及其调控的DNA序列。

包含核心启动子区域和调控区域。

核心启动子区域产生基础水平的转录，调控区域能够对不同的环境条件作出应答，对基因的表达水平做出相应的调节。

启动子是RNA聚合酶特异性识别和结合的部位。

启动子方向性，位于转录起始点上游，本身并不被转录。

DNA链上与RNA链的第一个核苷酸对应的碱基标记为+1（如下图），由此碱基向上游（5’端）数的碱基顺序数为负（-1，-2，……），向下游（3’端）数的碱基为正（+2，+3，……）区域：启动子的范围非常大，可以包含转录起始位点上游2000bp，有些特定基因的转录区内部也存在着转录因子的结合位点，因此也属于启动子范围。

总结起来，也就是说启动子约在与mRNA所对应的DNA序列之前约2000个左右的碱基。

明白了启动子的含义之后，我们以人（Human）的NDRG4(N-MycDownstream- Regulated Gene 4)为例，应用UCSC基因组浏览器开始查找该基因的启动子序列。

网址/index.html。

进入UCSC的主页后，在其左侧（如上图）点击第一项GenomeBrowser,进入基因组浏览器入口，如下图按照上图中的下拉选项，选择Mammal下的Human，assembly选择最新，search term 处填写需要查找的基因名称。

常用生物数据库核酸序列数据库主要有GenBank, EMBL, DDBJ等.蛋白质序列数据库有SWISS-PROT, PIR, OWL, NRL3D, TrEMBL等，蛋白质片段数据库有PROSITE, BLOCKS, PRINTS等，三维结构数据库有PDB, NDB, BioMagResBank, CCSD等，蛋白质结构有关的数据库还有SCOP, CATH, FSSP, 3D-ALI, DSSP等，与基因组有关的数据库还有ESTdb, OMIM, GDB, GSDB等，文献数据库有Medline, Uncover等。

外显子、内含子、mRNA、CDS1.DNA复制：以DNA为模板，在DNA聚合酶的催化作用下，将四种游离的dNTP按照碱基互补配对原则合成新链DNA转录：以DNA为模版，在DNA指导的RNA聚合酶的作用下，将四种游离的NTP按照碱基互补配对的原则合成RNA翻译：以mRNA为模板，在核糖体内合成蛋白质的过程特点：模板特点原料引物DNA复制双链DNA 合成的新链与模板链一模四种dNTP 半保留复制需要一样四种NTP 半不连续转录不需要转录双链DNA 合成的新链除了把DNA上的T改为U外，其他一样翻译mRNA 3个碱基决定一个氨基酸20种游离的氨基酸2.mRNA（messenger RNA，信使RNA）信使RNA是由DNA经hnRNA剪接而成，携带遗传信息的能指导蛋白合成的一类单链核糖核酸。

3. 基因DNA分为编码区和非编码区，编码区包含外显子和内含子，一般非编码区具有基因表达的调控功能，如启动子在非编码区。

编码区则转录为mRNA并最终翻译成蛋白质。

外显子和内含子都被转录到mRNA前体hnRNA中，当hnRNA进行剪接变为成熟的mRNA 时，内含子被切除，而外显子保留。

实际上真正编码蛋白质的是外显子，而内含子则无编码功能，内含子存在于DNA中，在转录的过程中，DNA上的内含子也会被转录到前体RNA中，但前体RNA上的内含子会在RNA离开细胞核进行翻译前被切除。

《若干模式生物基因组中ORF、Intron和Exon的识别与特征研究》篇一一、引言随着生物信息学和基因组学的快速发展，对模式生物基因组的研究已经成为揭示生命奥秘的重要手段。

在基因组中，开放阅读框（ORF）、内含子（Intron）和外显子（Exon）是基因结构的重要组成部分。

本文旨在探讨若干模式生物基因组中ORF、Intron和Exon的识别方法及其特征研究。

二、方法1. 数据来源：本文选取了若干种模式生物的基因组数据，包括人类、小鼠、果蝇等。

2. ORF识别：通过生物信息学软件和算法，对基因组序列进行扫描，识别出潜在的ORF区域。

3. Intron和Exon识别：利用已知的基因注释信息，结合生物信息学工具，对基因组中的Intron和Exon进行识别。

三、ORF的识别与特征1. 识别方法：通过比对已知的蛋白质序列，结合密码子使用偏好性分析，以及跨膜区域预测等方法，对基因组中的ORF进行识别。

2. 特征分析：ORF具有编码蛋白质的功能，其长度、位置、序列特性等均对基因的表达和功能具有重要影响。

本研究发现，不同模式生物的基因组中ORF的长度、数量及分布存在差异，这可能与物种的进化历程和基因表达调控机制有关。

四、Intron的识别与特征1. 识别方法：Intron是基因中的非编码区域，通过与Exon的对比分析，结合生物信息学软件进行识别。

2. 特征分析：Intron在基因组中具有调节基因表达、增强mRNA稳定性等功能。

本研究发现，不同模式生物的基因组中Intron的长度、数量及位置存在差异，这可能与物种的基因表达调控机制和进化历程有关。

此外，Intron的剪接方式也对基因的表达和功能具有重要影响。

五、Exon的识别与特征1. 识别方法：Exon是基因中的编码区域，通过与Intron的对比分析，结合生物信息学软件进行识别。

2. 特征分析：Exon是蛋白质编码的关键区域，其序列特性、长度、位置等均对蛋白质的结构和功能具有重要影响。

寻找基因外显子、内含子的几种方法以人类的wnt3a基因为例一、/entrez/query.fcgi?CMD=search&DB=gene1、进入ncbi的gene数据库【网址：/entrez/query.fcgi?CMD=search&DB=gene】2、在for栏输入wnt3a，点击limits3、在All fields 栏选择Gene Name，在Homo sapiens前打勾，点击go4、出现下图，点击wnt3a5、鼠标左键点击NC-000001.9，选择Genbank或在Genomic栏下点击Genbank【图中圈出的部分】6、出现下图，图中画线部分就是外显子的位点【注意不是图中圆圈的部分】外显子分别为1～14915617～1585843606～4387151936～54210二、/1、进入/的网页2、点击Gene Sorter3、在genome栏输入human，在search栏输入wnt3a，点击go4、出现下图，点击图中圈出来的部分：5、出现下图，点击sequence6、出现下图，点击Genomic7、出现下图，点击submit8、出现序列，其中外显子用大写字母，内含字用小写字母。

9、将其拷贝到word中，鼠标定位到大小写接头的位点，进行定位统计。

疑问：奇怪的是得出的结果与方法一、方法三不符，不知是什么原因？请大家指点，看看是哪里错了。

这种方法的介绍见：/bbs/actions/archive/post/6145797_1.html三、/1、进入/网页2、在search栏中选择homo sapiens，在for 栏输入wnt3a，点击go3、出现下图，点击图中圈出的部分。

4、出现下图，点击exon information5、出现下图。

从图中我们得知wnt3a基因位于1号染色体上，从226261375～226315584结束。

共有4个外显子，三个内含子。

外显子1 长149内含子1-2 长15467外显子2 长242内含子2-3 长27747外显子3 长266内含子3-4 长8064外显子4 长2275从外显子、内含子的长度，我们可以推出各外显子的序列位置，即1～14915617～1585843606～4387151936～54210。

基因外显子与内含子的查找方法一、外显子/内含子的概念1. 外显子(exon) sequence of a gene's DNA that transcribes into protein structures外显子(expressed region) 是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。

外显子是最后出现在成熟RNA中的基因序列, 又称表达序列。

既存在于最初的转录产物中，也存在于成熟的RNA分子中的核苷酸序列。

术语外显子也指编码相应RNA外显子的DNA中的区域。

*简言之，外显子就是指真核细胞的基因在表达过程中能编码蛋白质的核苷酸序列。

☆重要特点：①比较不同物种的相关基因，我们发现相应的外显子序列通常是保守的，而内含子序列则很少保守。

②编码蛋白质的序列通常处于选择压力之下，内含子由于没有选择压力，因此比外显子的进化快得多。

③通过确定在多种生物中出现的片段来鉴定编码区域，而外显子的保守性可以作为这种鉴定的基础2. 内含子（introns）内含子是基因内的间隔序列，不出现在成熟的RNA分子中，在转录后通过加工被切除。

大多数真核生物的基因都有内含子。

需注意的是，在古细菌中也有内含子。

在转录后的加工中，从最初的转录产物除去的内部的核苷酸序列。

术语内含子也指编码相应RNA内含子的DNA中的区域。

大多数真核结构基因中的间插序列（intervening sequence）或不编码序列。

它们可以转录，但在基因转录后，由这些间插序列转录的部分（也可用内含子这个术语表示）经加工被从初级转录本中准确除去，才产生有功能的RNA。

基因的编码部分称外显子。

内含子常比外显子长，且占基因的更大比例。

真核基因所含内含子的数目、位置和长度不尽相同，如鸡卵清蛋白基因的外显子被7个内含子隔开，鸡卵伴清蛋白基因有17个内含子，α-珠蛋白基因有2个内含子，卵粘蛋白基因有6个内含子等。

1、DNA复制：以DNA为模板，在DNA聚合酶的催化作用下，将四种游离的dNTP按照碱基互补配对原则合成新链DNA转录：以DNA为模版，在DNA指导的RNA聚合酶的作用下，将四种游离的NTP按照碱基互补配对的原则合成RNA翻译：以mRNA为模板，在核糖体内合成蛋白质的过程特点：DNA复制：模板为双链DNA，合成的新链与模板链一模一样，原料为四种dNTP，为半保留复制，需要引物转录：模板为双链DNA，为半不连续转录需要引物，原料为四种NTP，合成的新链除了把DNA上的T改为U外，其他一样翻译：模板为mRNA，原料为20中游离的氨基酸，3个碱基决定一个氨基酸2、mRNAmRNA（messenger RNA，信使RNA）信使RNA是由DNA经hnRNA剪接而成，携带遗传信息的能指导蛋白合成的一类单链核糖核酸。

3、基因DNA分为编码区和非编码区，编码区包含外显子和内含子，一般非编码区具有基因表达的调控功能，如启动子在非编码区。

编码区则转录为mRNA并最终翻译成蛋白质。

外显子和内含子都被转录到mRNA前体hnRNA中，当hnRNA进行剪接变为成熟的mRNA时，内含子被切除，而外显子保留。

实际上真正编码蛋白质的是外显子，而内含子则无编码功能，内含子存在于DNA中，在转录的过程中，DNA上的内含子也会被转录到前体RNA中，但前体RNA上的内含子会在RNA离开细胞核进行翻译前被切除。

4、CDSSequence coding for amino acids in protein蛋白质编码区CDS是Codingsequence的缩写，是编码一段蛋白产物的序列，是结构基因组学术语。

与开放读码框ORF的区别开放读码框是从一个起始密码子开始到一个终止密码子结束的一段序列；不是所有读码框都能被表达出蛋白产物，或者能表达出占有优势或者能产生生物学功能的蛋白。

CDS，是编码一段蛋白产物的序列。

cds必定是一个orf。

但也可能包括很多orf。

外显子、内含子、mRNA、CDS、ORF区别与联系1、DNA复制：以DNA为模板，在DNA聚合酶的催化作用下，将四种游离的dNTP依照碱基互补配对原则合成新链DNA转录：以DNA为模版，在DNA指导的RNA聚合酶的作用下，将四种游离的NTP依照碱基互补配对的原则合成RNA翻译：以mRNA为模板，在核糖体内合成蛋白质的过程特点：DNA复制：模板为双链DNA，合成的新链与模板链一模一样，原料为四种dNTP，为半保存复制，需要引物转录：模板为双链DNA，为半不连续转录需要引物，原料为四种NTP，合成的新链除了把DNA上的T改为U外，其他一样翻译：模板为mRNA，原料为20中游离的氨基酸，3个碱基决定一个氨基酸2、mRNAmRNA （messenger RNA，信使RNA）信使RNA是由DNA经hnRNA剪接而成，携带遗传信息的能指导蛋白合成的一类单链核糖核酸。

3、基因DNA分为编码区和非编码区，编码区包含外显子和内含子，一般非编码区具有基因表达的调控功能，如启动子在非编码区。

编码区则转录为mRNA并最终翻译成蛋白质。

外显子和内含子都被转录到mRNA前体hnRNA中，当hnRNA进行剪接变成成熟的mRNA时，内含子被切除，而外显子保存。

实际上真正编码蛋白质的是外显子，而内含子则无编码功能，内含子存在于DNA中，在转录的过程中，DNA上的内含子也会被转录到前体RNA中，但前体RNA上的内含子会在RNA离开细胞核进行翻译前被切除。

4、CDS Sequence coding for amino acids in protein 蛋白质编码区 CDS是Coding sequence的缩写，是编码一段蛋白产品的序列，是结构基因组学术语。

与开放读码框ORF的区别开放读码框是从一个起始密码子开始到一个终止密码子结束的一段序列；不是所有读码框都能被表达出蛋白产品，或者能表达出占有优势或者能发生生物学功能的蛋白。

CDS，是编码一段蛋白产品的序列。

问题一：如何在pubmed上找到目标基因的DNA序列以及其内含子和外显子情况。

步骤：打开NCBI主页面，选GENE，输入基因名称-》显示出很多不同种但名字相同的基因（fig.1）-》找到你要的种属，打开-》显示基因信息，找到”Genomic regions, transcripts, and products”，点击基因名称，links到geneback（fig.2）-》显示了该基因DNA的信息(fig.3)，可以看到这是基因组DNA,从mRNA选项中可以看到JION后面的是外显子的位置，该基因一个共有3个内含子，4个外显子，以及外显子的起至位置，为了以后的操作，可以把这个DNA序列和外显子的起至位置记下来。

问题二：如何在pubmed上找到目标基因的mRNA序列。

步骤：打开NCBI主页面，选GENE，输入基因名称-》显示出很多不同种但名字相同的基因-》找到你要的种属，打开-》显示基因信息，找到“mRNA and protein”前面那个NM***********,号码（fig.4），把它记下来（后面的blast要用）并点开-》显示这个基因的mRNA信息(Fig.5)，最后的ORIGIN是CDNA序列，把它记下来，一会PRIMER的时候要用。

问题三：如何设计跨内含子的引物（利用primer-blast）1）打开primer-blast网站：（/tools/primer-blast/）2）将mRNA编号（NM***********）输入序列框中，real time PCR 一般产物长度为80～150bp也可以超一点，但是会影响扩增效率，这样就不能用ddCT法计算了，酌情考虑。

温度在55～63和GC含量在40%～60%，两条链不要差太远。

3)会得到若干条引物（fig。

6），红条中的黄圈标记的小白色缺口是内含子所在的位置，跨过小缺口就是跨了内含子。

根据下面列出的引物具体的温度GC含量之类的再进行选择。

4）将初步选择的引物用PRIMER 5验证引物二聚体，发卡结构等，方法见下个问题“问题四：用PRIMER 5查找已知引物的产物位置”。