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。
●计算串联重复基因的Ka,Ks
1.首先将筛选到的基因的cds序列进行多序列对比，筛选identity >
75%，tength大于对比的两条序列中较长的那条的长度的75%，将
筛选到的基因分别用clustalw进行比对，比对结果导入
KsKs_Calculster计算Ka，Ks、
Ka/ks比，计算核苷酸的非同义替代（ka）与核苷酸的同义替代
（ks）的平均速率。
2.Ka/ks比值<1表明：通过纯化选择降低了氨基酸变化的速率；比
值=1表示中性选择；比值>1,表明这些基因可能已经收到积极选
择，有利于适应性遗传，这些受正向选择的基因将作为以后的研
究重点。
软件的安装
从图片中获得进入NCBI-blast官网复制blast-linux版本的
在Linux终端
1.blast的安装
#wget blast
#tar xvfz 文件名解压缩文件
# mv 解压缩文件 /root/local/app
# mv 解压缩文件 blast
# vi .bashrc
#在最后一行添加export $PATH=/root/local/app/blast/bin:$PATH 并保存退出
#source .bashrc 运行
#blastp -version 查看是否安装成功。
2．hummer的安装
#yum install -y wget //安装wget
#wget hmmer源码
#tar -zxvf hmmer-3.2.1
# vi .bashrc
#(在最末端添加的语句) PATH=$PATH:~/biosoft/hmmer-3.2.1/binaries
#yum install -y gcc
#./configure
#make
#make check
#make install
#which hmmsearch 查看是否安装成功。
3.perl的安装
#wget 源代码
# tar xvfz perl-5.28.1.tar.gz 解压缩
#cd perl-5.28.1
#./configure
#make
#make install 安装完成。
3.bioperl 的安装
#wget -O - https://install.perlbrew.pl | bash
#perlbrew install-cpanm
#/root/perl5/perlbrew/bin/cpanm Bio::Perl
三、具体操作：
1.保守域结构分析
下载蛋白保守结构域文件、cds、cDNA、gff注释文件和隐马尔科夫矩阵模型。以拟南芥为例：
下载完成后，需要将文件传到Linux系统上进行分析：
打开虚拟机输入ip a将虚拟机IP连接到Xshell上，在Xshell上进行操作，将文件通过xftp（同样需要连接IP）传到Linux系统上，然后进行解压。
