生物分析工具

生物分析工具第1頁(yè)/共44頁(yè)生物分析工具箱：PhylogeneticTreeTool(phytreetool)——系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)工具SequenceViewer(seqtool)——序列分析MultipleSequenceAlignmentViewer(multialignviewer)——多序列比對(duì)ProteinPlotTool(proteinplot)——蛋白質(zhì)圖形工具M(jìn)oleculeViewer(molviewer)——分子第2頁(yè)/共44頁(yè)一、SequenceViewer工具應(yīng)用打開(kāi)序列分析工具界面通過(guò)seqtool命令打開(kāi)序列分析工具界面第3頁(yè)/共44頁(yè)6個(gè)菜單命令File菜單：查看、從Matlab的工作區(qū)間中導(dǎo)入數(shù)據(jù)、從NCBI或EMBI下載序列；Edit菜單：復(fù)制和全選；Sequence菜單：查找序列中特定字符串；Display菜單：ClearWordSelectionWindow菜單：窗口顯示格式Help菜單第4頁(yè)/共44頁(yè)

(以編碼HumangeneHEXA(氨基乙糖苷A酶)序列為例，Genbank登入號(hào)為NM_000520.＊Importingasequence輸入序列1.在MATLAB命令窗口鍵入命令

seqtool

2.從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)搜索序列，選擇File>DownloadSequencefrom>NCBI打開(kāi)序列下載對(duì)話框。第5頁(yè)/共44頁(yè)3.輸入Genbank登入號(hào)NM_000520，選擇Nucleotide,點(diǎn)擊OK.MATLAB從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)下載序列，并給出該序列的相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息。第6頁(yè)/共44頁(yè)第7頁(yè)/共44頁(yè)＊ViewingNucleotideSequenceInformation查看核苷酸序列信息點(diǎn)擊左邊窗口Comments，右邊窗口顯示序列的一般信息。點(diǎn)擊Feature，顯示NCBI的相關(guān)信息，包括一個(gè)基因的索引號(hào)和所有的編碼序列。點(diǎn)擊ORF，顯示六種開(kāi)放閱讀框的結(jié)果。第8頁(yè)/共44頁(yè)第9頁(yè)/共44頁(yè)4.AnnotatedCDS編碼蛋白質(zhì)序列第10頁(yè)/共44頁(yè)＊SearchingforWords查找字符串1.選擇Sequence>FindWord打開(kāi)對(duì)話框，可以很方便的查看起始密碼子、終止密碼子2.輸入atg，點(diǎn)擊Find3.清除，點(diǎn)擊按鈕第11頁(yè)/共44頁(yè)第12頁(yè)/共44頁(yè)＊ExploringOpenReadingFrames(開(kāi)放閱讀框)

此部分告訴我們，如何識(shí)別一條核苷酸序列的蛋白編碼部分，并復(fù)制到一個(gè)新的視圖界面，將其翻譯為氨基酸序列，繼續(xù)分析。1.點(diǎn)擊ORF第13頁(yè)/共44頁(yè)2.選擇閱讀框2中最長(zhǎng)的開(kāi)放閱讀框3.右擊,選擇ExploretoWorkspace,將序列導(dǎo)入到MATLAB中的工作區(qū)間第14頁(yè)/共44頁(yè)4.選擇File>ImporefromWorkspace從工作區(qū)間導(dǎo)入序列NM_000520_ORF_2第15頁(yè)/共44頁(yè)5.點(diǎn)擊FullTranslation.選擇Display>AminoAcidResidueDisplay>OneLetterCode第16頁(yè)/共44頁(yè)第17頁(yè)/共44頁(yè)＊ViewingAminoAciSequenceStatistics氨基酸序列統(tǒng)計(jì)信息分析File>DownloadSequencefrom>NCBI以NP_000511.2為例，選擇Protein，點(diǎn)擊OK.第18頁(yè)/共44頁(yè)第19頁(yè)/共44頁(yè)3.選擇Display>AminoAcidColorScheme,然后選Charge,Function,Hydrophobicity,StructureorTaylor觀察序列的顏色變化4.關(guān)閉命令Seqtool(‘close’)AminoAcidColorSchemeColorLegendCharge(電性)Acidic(酸性)—RedBasic(堿性)

—LightBlueNeutral(中性)—BlackFunctionAcidic—RedBasic—LightBlueHydropobic,nonpolar(非極性)—BlackPolar(極性),uncharged—GreenHydrophobicity(疏水性)Hydrophilic(親水性)—LightBlueHydrophobic—BlackStructureAmbivalent—DarkGreenExternal—LightBlueInternal—OrangeTaylorEachaminoacidisassigneditsowncolor,basedonthecolorsproposedbyW.R.Taylor.第20頁(yè)/共44頁(yè)二、MultipleSequenceAlignmentViewer工具應(yīng)用MultipleSequenceAlignmentViewer是圖形用戶界面（GUI），通過(guò)這個(gè)界面觀察多序列比對(duì)并且可以進(jìn)行手動(dòng)修正。第21頁(yè)/共44頁(yè)＊LoadingSequenceDataandViewingthePhylogeneticTree下載序列數(shù)據(jù)和構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)1.下載序列數(shù)據(jù)（以靈長(zhǎng)目動(dòng)物為例）命令

loadprimatesdemodata

在MATLAB工作區(qū)間中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)數(shù)組primates，查看數(shù)組中的元素，可以使用一下命令：primates(1,1)ans.Sequence

2.創(chuàng)建系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)tree=seqlinkage(seqpdist(primates),‘single’,primates);

其中seqpdist表示計(jì)算兩序列間距離第22頁(yè)/共44頁(yè)第23頁(yè)/共44頁(yè)＊SelectingaSubsetofDatafromthePhylogeneticTree選擇系統(tǒng)樹(shù)的一個(gè)子集例:選擇human和chimp(黑猩猩)1.點(diǎn)擊工具欄按鈕，移除除了human和Chimp的分支第24頁(yè)/共44頁(yè)2.將選擇的分支輸出，F(xiàn)ile>ExporttoWorkspace,然后選擇OnlyDisplayed.3.鍵入tree2,點(diǎn)擊ok4.從樹(shù)中提取序列primates2=primates(seqmatch(get(tree2,'Leafnames'),{primates.Header}));

第25頁(yè)/共44頁(yè)＊AligningMultipleSequence多序列比對(duì)1.多序列比對(duì)命令ma=multialign(primates2);

2.在MultipleSequenceAlignmentViewer中下載此比對(duì)序列multialignviewer(ma);＊手動(dòng)調(diào)整多序列比對(duì)結(jié)果第26頁(yè)/共44頁(yè)第27頁(yè)/共44頁(yè)三、系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)工具的應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)生工具是圖形用戶界面（GUI）可以對(duì)圖形進(jìn)行相關(guān)的調(diào)整＊打開(kāi)系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)視圖（以自帶文件pf00002.tree為例）1.創(chuàng)建系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)tr=phytreeread('pf00002.tree')

2.菜單命令第28頁(yè)/共44頁(yè)＊File菜單NewToolCommand打開(kāi)一個(gè)文件中的tree數(shù)據(jù)，建立第二個(gè)系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)，這樣可以保留原始樹(shù)。（1）選擇File>NewTool第29頁(yè)/共44頁(yè)（2）ImportfromWorkspace從工作區(qū)間輸入樹(shù)結(jié)構(gòu)文件；Openphylogenetictreefile從目錄中選擇擴(kuò)展名為.tree文件輸入第30頁(yè)/共44頁(yè)P(yáng)rinttoFigurecommand將系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)復(fù)制到圖形窗口，可以查看各種形式樹(shù)的圖形File>PrinttoFigure,選擇WithHiddenNodes或OnlyDisplayed第31頁(yè)/共44頁(yè)2.選擇表現(xiàn)類(lèi)型(RenderingTypes)Square(直角形)第32頁(yè)/共44頁(yè)Angular(有角的)第33頁(yè)/共44頁(yè)Radial（射線）第34頁(yè)/共44頁(yè)equalangle這類(lèi)圖形展示，忽視了根節(jié)點(diǎn)意義，不過(guò)容易觀測(cè)基因的同源性，并且容易發(fā)現(xiàn)特定異常基因。第35頁(yè)/共44頁(yè)equaldaylight第36頁(yè)/共44頁(yè)ToolMenu目的：ExplorebranchpathsRotate（旋轉(zhuǎn)）branchesFind,rename,hide,andprunebranchesandleaves.第37頁(yè)/共44頁(yè)InspectMode查看兩序列間的距離CollapseandExpandBranchMode隱藏和擴(kuò)展分支RotateBranchMode旋轉(zhuǎn)分支RenameLeaforBranchMode重新命名葉或枝Prune(Delete)LeaforBranchMode剪切或者刪除ZoomIn,ZoomOut,andPanCommands放大、縮小、移動(dòng)SelectSubmenu選擇子集

SelectByDistance在頂部產(chǎn)生滑條

SelectCommonAncestor

SelectLeaves全選葉節(jié)點(diǎn)

PropogateSelection選擇當(dāng)前節(jié)點(diǎn)以下的所有節(jié)點(diǎn)

SwapSelection全選所有節(jié)點(diǎn)第38頁(yè)/共44頁(yè)FindLeaforBranchCommand查找特定基因輸入想查看的基因名或部分基因名第39頁(yè)/共44頁(yè)配置補(bǔ)充：配置theSpreadsheetLinkEXSoftware1.ClickTools>Add-Ins.TheAdd-Insdialogboxappears.2.ClickBrowse.3.Selectmatlabroot\toolbox\exlink\excllink.xla.4.ClickOK.IntheAdd-Insdialogbox,theSpreadsheetLinkEXforusewithMATLABcheckboxisnowselected.5.ClickOKtoexittheAdd-Insdialogbox.第40頁(yè)/共