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基因家族分析套路

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WORD版本. 基因家族分析套路（一） 近年来，测序价格的下降，导致越来越多的基因组完成了测序，在数据库中形成了大量的可用资源。如何利用这些资源呢？今天小编带你认识一下不测序也能发文章的思路--全基因组基因家族成员鉴定与分析（现在这一领域可是很热奥）；

一、基本分析容  数据库检索与成员鉴定  进化树构建  保守domain和motif分析.  基因结构分析.  转录组或荧光定量表达分析.

二、数据库检索与成员鉴定 1、数据库检索 1）首先了解数据库用法，学会下载你要分析物种的基因组相关数据。一般也就是下面这些数据库了

 Brachypodiumdb:.brachypodium.org/  TAIR:.arabidopsis.org/  Rice Genome Annotation Project ：rice.plantbiology.msu.edu/. WORD版本.

 Phytozome:.phytozome.net/  Ensemble:ensembl.gramene.org/genome_browser/index.html  NCBI基因组数据库：.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/?term=

2）已鉴定的家族成员获取。 如何获得其他物种已发表某个基因家族的所有成员呢，最简单的就是下载该物种蛋白序列文件（可以从上述数据库中下载），然后按照文章中的ID，找到对应成员。对于没有全基因组鉴定的，可以下列数据库中找：

a. NCBI: nucleotide and protein db. b. EBI: .ebi.ac.uk/. c. UniProtKB:.uniprot.org/uniprot/ 2、比对工具。一般使用blast和hmmer，具体使用命令如下：  Local BLAST formatdb–i db.fas–p F/T； blastall–p blastp(orelse) –i known.fas–d db.fas–m 8 –b 2(or else) e 1e-5 –o alignresult.txt.

-b:output two different members in subject sequences (db). WORD版本.

 Hmmer (hidden Markov Model) search. Thesame as PSI-BLAST in function. It has a higher sensitivity, but the speed islower.

Command: hmmbuild--informatafaknown.hmmalignknown.fa; hmmsearchknown.hmmdb.fas>align.out. 3、过滤。  Identity: 至少50%.  Cover region: 也要超过50%或者蛋白结构域的长度.  domain: 必须要有完整的该蛋白家族的。工具pfamdb (pfam.sanger.ac.uk/) 和NCBI Batch CD- search. (.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/bwrpsb/bwrpsb.cgi).

 EST 支持  Blast and Hmmer同时检测到 4、通过上述操作获得某家族的所有成员 基因家族分析套路（二） WORD版本.

本次主要讲解在基因家族分析类文章中，进化部分分析的容。主要是进化树的构建与分析。

一、构建进化树的基本步骤 １、多序列比对. Muscle program. ２、Model 选择. 分别针对蛋白序列和核酸序列的模型选择程序。ProtTest program for protein and ModelTest or Jmodetlest for DNA(user.qzone.qq./58001704/blog).

３、算法选择。三种. NJ, ML and BI. ４、软件选择。 MEGA (bootstrap least 1000 replicates), phyML and Mrbayes (user.qzone.qq./58001704/main).

５、进化树修饰. MEGA: view->options and subtree-> draw options. Also can be decorated in word (user.qzone.qq./58001704/main)

二、具体步骤 2.1 多序列比对。一般采用muscle。因为 MUSCLE is one of the best-performing multiple alignment programs according to published benchmark tests, with accuracy and speed that are consistently better than CLUSTALW. WORD版本.

2.2 模型选择。 对于用蛋白序列构建进化树的可以采用下面命令： java -Xmx250m -classpath path/ProtTest.jar prottest.ProtTest -i alignmfile.phy.

运行结果如下图

注意： 1）“.Phy” format. Only allow ten charaters.注意名字不能重复相同。 2）AIC: Akaike Information Criterion framework. 3）Gamma distribution parameter (G): gamma shape. 3）proportion of invariable sites: I.

2.3 构建进化树 WORD版本. WORD版本.

2.3.1 意义： a聚类分析。如亚家族分类。像MAPKKK基因家族通过进化树可以清楚分为 MEKK, Raf and ZIK三个亚家族.

b亲缘关系鉴定。在进化树上位于同一支的往往暗示这亲缘关系很近 c 基因家族复制分析。研究基因家族复制事件（duplication events），两种复制事件类型常采用的标准：

Tandem duplication: Identity and cover region more than 70% and tightly linked (Holub, 2001).

Chromosomal segment duplication: Plant Genome Duplication Database (PGDD: chibba.agtec.uga.edu/duplication/) WORD版本.

2.3.2 进化树。 一般ML树比较准确，但应结合方法，如NJ树，相互验证。 2.3.3 进化部分分析：KaKs计算 2.3.3.1 简单的方法. 可以使用下面的网页PAL2NAL(.bork.embl.de/pal2nal/)

2.3.3.2 标准方法：. a. ParaAT: ParaAT.pl-h test.homologs -n test.cds -a test.pep -p proc –f axt –k -o output

b. KaKs_Calculator –m NG(or else) -i test.axt -o test.axt.kaks c.分歧时间计算：Divergenttime（T） calculation. T=Ks/2λ. λ : mean 5.1-7.1×10-9 . d. Ka/Ks意义： Ka/Ks=1.中性进化。. Ka/Ks<> Ka/Ks>1.正选择。Positively selected genes and produce fitness advantagemutations to evolve new functions. WORD版本.

基因家族分析套路（三） 本节主要讲基因结构分析套路 1、Motif分析

使用软件MEME，命令如下： meme sample.fa -dna –revcomp -nmotifs 10 -mod zoops -minw 6-maxw 50>meme_htmlFormat.html

2、基因结构分布图 可以使用在线GSDS2.0：website:gsds.cbi.pku.edu.cn/

用法如下： WORD版本.

结果展示 3、基因结构常见统计信息：自己excel或写程序统计 a. The number of intron andexon. b. The splicing intronpattern inculding 0,1,2 phase. WORD版本.

c. The marked region. Forexample kinase domain. d. sequence length. e. UTR. 4、启动子分析。 ：主要做植物的： bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/

注意事项： a. IE brower. b. Only one sequence for oncesearch and the length was limited in 1000 bp.

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基因家族流程

基因家族流程

基因家族流程一、概述基因家族是指具有相同或相似序列的基因在基因组中的聚集，常常具有类似的结构和功能。

通过对基因家族的研究，可以深入了解生物进化和功能多样性等问题。

二、基因家族的发现1.序列比对法通过比对已知功能相同或相似的蛋白质序列，发现其具有相似的结构和序列。

这种方法可以发现新的成员，并且能够确定它们之间的进化关系。

2.同源克隆法利用已知基因作为探针，筛选出与其相似的新基因。

这种方法常用于寻找特定家族成员。

3.数据库搜索法利用现有数据库进行搜索，如BLAST、SWISS-PROT、GenBank等。

三、基因家族分类1.同源基因家族具有共同起源和进化关系，并且在不同物种中都存在。

如G蛋白偶联受体家族、细胞色素P450酶家族等。

2.亚型基因家族由一个祖先基因分裂演化而来，在不同物种中可能存在不同数量和类型的亚型。

如血红蛋白亚型家族、肌球蛋白亚型家族等。

3.伪基因家族具有与功能基因相似或相同的序列，但是由于突变或其他原因已经失去了功能。

如人类基因组中的大量伪基因。

四、基因家族的进化1.复制和分化在进化过程中，一个基因家族可能会发生复制和分化。

复制会导致家族成员数量增加，分化则会导致成员之间的差异增加。

2.选择压力不同环境下的选择压力会影响基因家族的进化方向。

例如，某些环境下需要特定功能的蛋白质，这时候相关基因家族就会发生一些适应性变化。

3.水平转移水平转移是指不同物种之间进行DNA交换，从而导致一些新的成员加入到某个基因家族中。

五、应用前景1.疾病诊断和治疗通过对某些疾病相关基因家族进行深入研究，可以为疾病诊断和治疗提供新思路。

2.物种鉴定和进化分析通过对不同物种中同源或亚型基因家族进行比较分析，可以对物种鉴定和进化关系进行深入了解。

3.基因工程利用基因家族的结构和功能关系，可以进行基因工程，从而实现对生物体的控制和改良。

六、总结基因家族是生物进化和功能多样性等问题的重要研究对象。

通过对基因家族的发现、分类、进化和应用前景等方面进行深入研究，可以为生命科学领域提供新思路和新方法。

一文读懂宏基因组分析套路

一文读懂宏基因组分析套路

一文读懂宏基因组分析套路宏基因组分析套路很多朋友感觉宏基因组的分析结果内容种类太多，根本学不过来。

其实本质上并不复杂，只分为两类：物种组成和功能组成两大类，它们是核心结果；再加上开头系统描述和结尾的讨论比较。

通常会出现固定套路的4部分结构。

今天就从之前解读3篇CNS文章(1篇nature, 2篇science) 入手，系统总结宏基因组分析的基本思路。

助力大家清楚分析思路，更多精力关注科学问题的解决，做出好结果。

文章思路和结果文章分析思路：整体概述——物种组成——功能组成——关联/因果文章主要结果1.样本、物种、功能整体内容描述(无新发现则为非重点，版面有限可放附图)2.物种组成整体差异和分组具体差异3.功能组成整体差异和分组具体差异4.环境因子/相关研究与微生物组的关系——关联；无菌体系验证差异物种——因果；文章套路验证以下是平台之前导读过的三篇宏基因组CNS文章，都是必读精品，具体内容点击下方蓝色标题阅读详细。

这里对仅对分析套路进行归纳总结。

证明之前提出的4步法分析套路。

这三篇文章一般有3-4个图，完全符合上面提出的4步法。

其中图1基本描述不是必须的，有时根据版面的要求可以调整至附图。

Nature：人类肠道微生物组的肠型1.人类肠道微生物组的物种和功能组成。

从样本、物种组成和功能的整体描述；2.肠型的物种组成不同。

组间物种组成差异，新方向/领域无分组要根据差异的主成分分组再比较，之后结果的展示方式很多，如柱状图、箱线图、网络图等；3.肠型间的功能差异。

整体上是功能组成数据PCA展示整体差异，再具体展示差异或特异功能通路COG/KEGG。

4.与宿主属性的相关分析。

可以简单相关，也可连续数据随机森林回归预测，更可以与己有研究元分析验证假设，方法和思路众多，本质是对结果的验证和升华，进一步突出准确性和意义。

Sciences：16S+功能预测1.整体描述：PCoA散点图+热图展示样本随时间存在变化；机器学习建模：根据菌群结构预测时间；2.物种组成：比较不同部分、环境下物种丰度的变化，并使用网络、柱状图展示物种随时间传递的过程、和丰度的变化；3.功能组成：功能整体和局部PCA差示差异的来源，同时挑选与主题相关通路按时间序列呈现拟和曲线；4.环境因子关联：如pH、氨、硝酸盐、各种功能通路等属性随时间变化，CCA分析环境因子对微生物组群体整体结构关系，展示环境因子在主成分间的相关性大小和方向。

家族基因生信分析基本流程

家族基因生信分析基本流程

家族基因生信分析基本流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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遗传病学中的家系分析方法

遗传病学中的家系分析方法

遗传病学中的家系分析方法遗传病学是研究人类遗传疾病的起源、发生和传播规律的学科，它的研究对象是家族中呈现遗传性状的人。

在家庭中，如果有人出现某种遗传疾病，常表现为“家族聚集”。

利用家系分析方法可以了解家族中的遗传模式，判断家族中遗传疾病的风险和患病的可能性，从而为临床诊断、治疗及预防提供有力依据。

一、家系分析法的基本原理家系分析是通过对家族成员的医学史、临床表现、遗传调查及分析，探讨遗传疾病的发生和遗传方式的研究方法。

家系分析法所掌握的是家族性状的遗传规律，并在此基础上预测后代疾病的发病率，明确和预测各种基因型在染色体上的分布情况、遗传模式及发生概率。

家系分析法的基本原理是：将有遗传疾病的家族成员进行纵向调查，记录详细的家族成员的个人资料、临床资料、遗传资料和环境条件等，通过分析家族成员的亲缘关系，了解遗传疾病的遗传模式、患病率和基因型分布情况等，从而为遗传病的预防和治疗提供依据。

二、家系分析方法的基本步骤家系分析法具体步骤如下：1. 确认疾病种类：首先要确定家族中患病者的疾病种类，这是进行家系分析的基础。

2. 收集资料：对家族中有病者进行历史调查、遗传评估和身体检查，并详细记录个人资料、临床表现和影像学资料。

3. 分析家系关系：了解家族成员之间的亲缘关系，是进行家系分析的前提。

4. 绘制家系图：根据家系成员之间的血缘关系和疾病发生情况，绘制家系图，方便进行遗传模式的研究和分析。

5. 推导遗传模式：在解析家系图的基础上，推导遗传模式，并进行基因分析，以确定遗传方式。

6. 编制报告：根据家系分析的结果，编写报告，包括分析结论、遗传模式、风险评估和建议措施等。

三、家系分析法的应用家系分析法在临床实践中有重要应用。

在遗传咨询和遗传健康研究中，家系分析方法有着举足轻重的地位。

1. 遗传咨询：利用家系分析法评估遗传疾病的遗传风险，为家庭成员制定个性化的遗传咨询和遗传测试计划，以指导家庭成员合理决策和遗传健康管理。