基因组学课件5基因组序列的诠释

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1、5基因组序列的诠释12问题基因组序列所包含的全部遗传信息是什么？基因组作为一个整体如何行使其功能？用什么方法寻找基因，研究基因的功能呢？3基因组序列的诠释研究基因组的最终目的不是为了仅仅得到基因组的全部序列，而是诠释基因组所包含的信息和基因组功能。在这一部分中，我们主要探讨利用什么方法来搜寻基因和研究基因组的功能1.在基因组中搜寻基因根据顺序分析搜寻基因实验分析确认基因2.基因功能的测定4A起始密码子ATGB信号肽分析C终止密码子D3’端的确认E非编码序列、内含子F密码子偏爱性G外显子－内含子边界H上游调控序列I软件预测5.1在基因组中搜寻基因根据序

2、列分析搜寻基因55.1在基因组中搜寻基因在获得基因组或DNA序列后，可以采用人工或计算机序列筛选的方法来获得基因。目前，使用比较多的方法是ORF（openingreadingframes）扫描ORF：每个编码蛋白的基因都含有ORF，它是由一系列密码子组成，通常以ATG开始，TAA、TGA、TAG结束。通过寻找起始密码子和终止密码子的ORF序列是寻找基因的一种重要的方法寻找ORF的成功的关键在于终止子在DNA序列中出现的频率65.1在基因组中搜寻基因CG含量<50%=50%>50%终止子出现的频率<64bp即可出现一次64bp出现一次>64bp才可能出

3、现一次终止子出现的频率与CG含量之间的关系75.1在基因组中搜寻基因高等真核生物DNA的ORF的阅读障碍：基因间存在大量非编码序列（人类基因组占70%）很多基因含有内含子由于多数外显子长度<100个密码子，当读码进入到内含子时很快就遇到终止密码，从而难以判断读码的准确性8A起始密码子ATG第一个ATG的确定(依据Kozak规则)Kozak规则是基于已知数据的统计结果所谓Kozak规则，即第一个ATG侧翼序列的碱基分布所满足的统计规律根据开放读码框(ORF)预测基因9Kozak规则:若将第一个ATG中的碱基A，T，G分别标为1,2,3位，侧翼碱基序列具

4、有以下特征：第4位的偏好碱基为GATG的5’端约15bp范围的侧翼序列内不含碱基T在-3，-6和-9位置，G是偏好碱基除-3，-6和-9位，在整个侧翼序列区，C是偏好碱基10B信号肽分析信号肽分析软件(SignalP)http://www.cbs.dtu.dk/services/signalP把预测过程中证实含完整mRNA5’端的序列翻译为蛋白序列然后用SignalP软件对前50个氨基酸序列(从第一个ATG对应的甲硫氨酸Met开始)进行评估，如果SignalP分析给出正面结果，则测试序列有可能为信号肽11C终止密码子终止密码子:TAA,TAG,TGA

5、GC%=50%终止密码子每64bp出现一次GC%>50%终止密码子每100－200bp出现一次由于多数基因ORF均多于50个密码子，因此最可能的选择应该是ORF不少于100个密码子12D3’端的确认3’端的确认主要根据Poly(A)尾序列，若测试DNA片段不含Poly(A)序列，则根据加尾信号序列“AATAAA”和BLAST同源性比较结果共同判断13E非编码序列、内含子高等真核生物多数外显子长度少于100个密码子，有的不到50个密码子甚至更少14F密码子偏爱性编码同一氨基酸的不同密码子称为同义密码，其差别仅在密码子的第3位碱基不同不同种属间使用同义密

6、码的频率有很大差异，如人类基因中，丙氨酸（Ale）密码子多为GCA,GCC或GCT,而GCG很少使用15G外显子－内含子边界外显子和内含子的边界有一些明显的特征如：内含子的5‘端或称供体位（donorsite）常见的顺序为5’-AG↓GTTAAGT-3’3’端又称受体位（acceptorsite)，多为5‘PyPyPyPyPyPyCAG-3’(Py：嘧啶核苷酸，T或C)16H上游调控序列几乎所有基因（或操纵子）上游都有调控序列，它们与DNA结合蛋白作用，控制基因表达通过同源性比较来预测mRNA的5’端，最常用的与转录起始位点相关的数据库是真核启动子数

7、据库(TheTRADATProject,EukaryoticPromoterDatabase,EPD.http://www.epd.unil.ch/)另外个别生物基因组的特有组成也可作为判别依据，如脊椎动物基因组许多基因的上游都有CpG岛17I软件预测采用NCBI的ORF预测软件(ORFfinder:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gorf/orfig.cgi)判断ORF的可能范围185.1在基因组中搜寻基因适用于高等真核生物基因组的ORF扫描方法：上游调控序列（upstreamcontrolsequence）：上游调控序列和

8、外显子-内含子边界一样具有显著特征，这些特征是参与基因表达的DNA结合蛋白的识别信号。但真核的变化也较大同源