序列比对 - 生物信息学实习报告

实习 二 ： 序列比对

学号 20090***** 姓名 **** 专业年级 生技技术**** 实验时间 2012.6.13 提交报告时间 2012.6.14

实验目的：

1. 学会使用EMBOSS软件包的NEEDLE和WATER进行两条序列比对 2. 学会使用MegAlign进行两条和多条序列比对

3. 学会使用ClustalX和MUSCLE进行多条序列比对分析 实验内容：

1. 两条序列比对

EMBOSS全称是The European Biology Open Software Suite，是一个开放源代码的分子生物学分析软件包。本次实习利用分别利用全局比对软件Needle和局部比对软件Water的在线版本进行。

1.1 动态规划算法全局比对（Needle）:在线软件网址为

http://www.ebi.ac.uk/Tools/psa，利用火狐浏览器进入，选择Needle工具对自己选择的序列进行序列全局比对。

1.2 动态规划算法局部比对（Water）：在线软件网址为

http://www.ebi.ac.uk/Tools/psa，利用火狐浏览器进入，选择Water工具对自己选择的序列进行序列局部比对，并和Needle比对结果进行比较，分析差异产生的原因。

2. 利用MegAlign软件分别对核酸序列和蛋白质序列进行两条和多条序列比对，并分析比对结果。

3. 利用Clustalx软件分别对核酸序列和蛋白质序列进行多条序列比对，并分析比对结果。

4. 利用MUSCLE在线工具分别对核酸序列和蛋白质序列进行多条序列比对，并分析比对结果。

5. 比较MegAlign，Clustalx，MUSCLE比对结果的异同。

作业：

1. 从上节课搜索到的同源核酸和蛋白质序列中各任意选两条，分别使用Needle和water进行比对，分析对比结果是否存在差异，为什么？ 答：选用核酸序列为NM_002964.4和XM_001137986.1；选用蛋白质序列为：XP_001110530.1和NP_001139616.1。

核酸比对中，Needle比对结果和water比对结果存在差异： water：Length: 541， Identity: 445/541 (82.3%)， Similarity: 445/541 (82.3%)， Gaps: 78/541 (14.4%) ，Score: 1962.0

needle： Length: 563，Identity: 445/563 (79.0%)，Similarity: 445/563 (79.0%) ，Gaps: 99/563 (17.6%)， Score: 1958.0

在核酸比对中可以看出，相同的罚分标准下，water比对得分较高，比对的一致性、相似性更高，引入的空位更少。

蛋白质比对中，Needle比对结果和water比对结果存在差异： Water： Length: 89，Identity: 68/89 (76.4%)，Similarity: 84/89 (94.4%)， Gaps: 0/89 ( 0.0%)，Score: 390.0

Needle： Length: 93，Identity: 68/93 (73.1%)，Similarity: 84/93 (90.3%)，Gaps: 4/93 ( 4.3%)，Score: 390.0

在蛋白质比对中可以看出，相同的罚分标准下，虽然water和needle得分相同，但是water匹配长度比needle短，一致性，相似性更高，没有引入空位。

造成上述差异的原因是，needle进行的是序列的全局比对，而water进行的是序列的局部比对。Needle比对时，会尽可能使2个序列在全序列长度上排列比对，而water比对时尽可能使序列局部达到最优比对。因此，更多时候，局部比对比对的匹配性更好，因此在相同的罚分标准下得分比全局比对更高。

2. 选择两条序列使用MegAlign进行全长比对，比对结果设置为红色突出显示匹配字符。再将序列选择部分区域进行比对（通过faeature table选择（需要Genbank格式序列）或通过坐标coordinate选择（Fasta格式序列即可）），设置对比结果为匹配字符绿色，错配字符红色，用蓝色竖线表示一致序列，不显示标尺。

答：选取的两条序列分别为：

>gi|315221156|ref|NM_002964.4| Homo sapiens S100 calcium binding protein A8 (S100A8), mRNA

>gi|113930764|ref|NM_013650.2| Mus musculus S100 calcium binding protein A8 (calgranulin A) (S100a8), mRNA 全长比对结果如图1所示：

图 1

部分区域比对结果如图2所示：

图2

3. 利用MegAlign对之前搜素到的同源核酸和蛋白质序列进行多序列比对分析。首先列出所选序列的标题（title，fasta格式的第一行信息），解释程序给出的进化树，比对结果报告（alignment report）以条状图显示每一条序列的相似程度，并以红色突出显示错配字符。 同源核酸序列为：

> gi|315221156|ref|NM_002964.4| Homo sapiens S100 calcium binding protein A8 (S100A8), mRNA

> gi|114559691|ref|XM_001137986.1| PREDICTED: Pan troglodytes S100 calcium binding protein A8, transcript variant 3 (S100A8), mRNA

> gi|388453998|ref|NM_001266907.1| Macaca mulatta S100 calcium binding protein A8 (S100A8), mRNA

> gi|225784824|ref|NM_001146144.1| Canis lupus familiaris S100 calcium binding protein A8 (S100A8), mRNA

> gi|165973997|ref|NM_001113725.1| Bos taurus S100 calcium binding protein A8 (S100A8), mRNA

> gi|113930764|ref|NM_013650.2| Mus musculus S100 calcium binding protein A8 (calgranulin A) (S100a8), mRNA

> gi|281485599|ref|NM_053822.2| Rattus norvegicus S100 calcium binding protein A8 (S100a8), mRNA 蛋白质同源序列为：

> gi|21614544|ref|NP_002955.2| protein S100-A8 [Homo sapiens]

> gi|114559692|ref|XP_001137986.1| PREDICTED: protein S100-A8 isoform 3 [Pan troglodytes]

> gi|109016347|ref|XP_001110530.1| PREDICTED: protein S100-A8 isoform 3 [Macaca mulatta]

> gi|225784825|ref|NP_001139616.1| protein S100-A8 [Canis lupus familiaris] > gi|165973998|ref|NP_001107197.1| protein S100-A8 [Bos taurus] > gi|7305453|ref|NP_038678.1| protein S100-A8 [Mus musculus]

> gi|16758672|ref|NP_446274.1| S100 calcium binding protein A8 [Rattus norvegicus]

同源核酸序列构建的进化树，如图3所示：

图 3

图3为同源核酸序列构建的进化树，由进化树可以看出，Homo sapiens，Pan troglodytes，Macaca mulatta，Canis lupus familiaris，Bos taurus，Mus musculus，Rattus norvegicus的钙结合蛋白（calcium binding protein，S100-A8）具有同源性。其中，Homo sapiens，Macaca mulatta，Pan troglodytes的钙结合蛋白（S100-A8）由同一祖先进化而来，Homo sapiens，Macaca mulatta距离最近且相等，

Pan troglodytes与前二者距离稍远。Canis lupus familiaris和Canis lupus familiaris的钙结合蛋白（S100-A8）由同一祖先进化而来，但是距离较远。Mus musculus，Rattus norvegicus的钙结合蛋白（S100-A8）由同一祖先进化而来，距离相等。

同源核酸序列比对结果如图4所示，红色突出显示错配核酸：

图 4

同源蛋白质序列构建进化树，如图5所示：

图 5

图5为同源蛋白质序列构建的进化树，由进化树可以看出，由蛋白质S100-A8序列构建的进化树与核酸构建的进化树具有差异，首先是进化年代的差异性。其次，Homo sapiens，Pan troglodytes，Macaca mulatta …… 此处隐藏：2952字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……