结构基因组学课件.ppt

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1、第五章基因组序列注释完成基因组测序仅仅是基因组计划的第一步，更大的挑战在于弄清：基因组序列中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。这两项任务都必须依赖于对基因组序列的正确注释（annotation）。基因组注释方法：①自动注释：依据某些规则进行数据分析得出是否为基因的结论。②人工注释：人为检测评价自动注释的结果并根据其他数据进行分析与校正。③实验注释：根据实验结果进行检测，如EST或全长cDNA。自动注释的内容：依据基因结构的特点采用软件预测，不依赖已有的表达序列；同源性比较，

2、在同一物种或不同物种中查找已有的基因序列；功能域（domain）或基序（motif）分析。基因序列注释基因功能注释5’非翻译区3’非翻译区5.1搜寻基因5.1.1根据基因结构特征搜寻基因基因（gene）Ⅰ.开放读码框在DNA链上，由蛋白质合成的起始密码子开始，到终止密码子为止的一个连续编码序列称为一个开放读码框（openreadingframe,ORF）。读码框（readingframe）任意一段DNA序列都有6种可能的读码框。终止密码子:TAA,TAG,TGAGC%=50%，终止密码子每64bp出现

3、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。ORF的长度：最长ORF法在细菌基因组中，蛋白质编码基因从起始密码子ATG到终止密码子平均有100bp，而300bp长度以上的ORF平均每36Kb才出现一次，所以只要找出序列中最长的ORF（＞300bp）就能相当准确地预测出基因。在真核生物中，存在大量非编码序列和内含子，ORF阅读比较复杂。全长cDNA的编码区一般也可以用最长ORF法，如水稻的3万多条的

4、全长cDNA的编码区预测，有时例外。全长cDNA的编码蛋白序列应为4-029B，而非最长的4-029A。Ⅱ起始密码子ATG第一个ATG的确定依据Kozak规则。Kozak是一个女科学家，她研究过起始密码子ATG周边碱基定点突变后对转录和翻译所造成的影响，并总结出在真核生物中，起始密码子两端序列为：——G/N-C/N-C/N-ANNATGG——，如GCCACCATGG、GCCATGATGG时，转录和翻译效率最高，特别是-3位的A对翻译效率非常重要。该序列被后人称为Kozak序列，并被应用于表达载体的构建

5、中。若将第一个ATG中的碱基A、T、G分别标为1、2、3位，则Kozak规则可描述如下：(1)第4位的偏好碱基为G；(2)ATG的5’端约15bp范围的侧翼序列内不含碱基T；(3)在-3，-6和-9位置，G是偏好碱基；(4)除-3，-6和-9位，在整个侧翼序列区，C是偏好碱基。Kozak规则是基于已知数据的统计结果，不见得必须全部满足，一般来说，满足前两项即可。Kozak规则的内容：Ⅲ密码子偏爱性（codonbias）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

6、使用同义密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。几乎所有基因（或操纵子）都有上游调控序列，它们可与DNA结合蛋白作用，控制基因表达，如启动子序列。生物的基因组特有组成也可作为判别依据，如几乎所有的管家基因（House-Keepinggene）及约占40%的组织特异性基因的5’末端含有CpG岛。在大规模DNA测序计划中，每发现一个CpG岛，则预示可能在此存在基因。Ⅳ上游控制顺序Chambon等发现内含子特点：（1）内含子连接点具有很短的保守

7、序列，称为边界顺序。其规律称为GT-AG法则（GT-AGrule)或Chambon法则。。Ⅴ外显子与内含子边界左(5')位点右(3')位点外显子A64G73G100T100A62AG8G84T63…12PyNC65A100G100N外显子内含子内含子和外显子的交界顺序GT-AG法则(仿B.Lewin:《GENES》Ⅵ,1997，Fig30.3)P314OHGAG外显子1外显子2OH外显子1UGOAG外显子1外显子2核RNA的剪接反应(仿B.Lewin:《GENES》Ⅵ,1997，Fig30.5)（2）

8、分枝点顺序：为Py80NPy87Pu75APy95，其中A为百分之百的保守，且具有2’-OH。（3）内含子5’端有一保守序列可以和U1snRNA的5’端的保守顺序互补。3’端的确认主要根据Poly(A)尾序列，若测试序列不含Poly(A)，则根据加尾信号序列“AATAAA”和BLAST同源性比较结果共同判断。Ⅵ3’端的确认转录起始延伸5’帽子AAUAAA剪切Poly(A)聚合酶5’帽子AAUAAAAnmRNA3’端加Poly(A)尾巴由于内含子的进化没有