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SCAU Class | 课程作业「基因家族分析」流程参考

SCAU Class | 课程作业「基因家族分析」流程参考

作者: 生信石头 | 来源:发表于2022-05-17 15:09 被阅读0次

    作业要求

    提供一份分析报告,可以以学术论文格式撰写,包含以下部分

    1. 选定物种与目标基因家族的原因
    2. 家族成员主要特征介绍(基于广泛文献检索)
    3. 物种基因组序列与注释信息获取
    4. 基于 Genome 和 GFF3 提取CDS序列,翻译成蛋白序列
    5. 使用 BLAST 方法鉴定家族成员
    6. 使用 HMMER 方法鉴定家族成员
    7. 合并 BLAST 和 HMMER 结果
    8. 结构域可视化(NCBI CCD 或 Pfam 等)
    9. 保守 Motifs 分析
    10. 进化树构建(物种内 / 参考物种)
    11. 基因结构可视化
    12. 进化树+保守Motifs+基因结构(含保守结构域)综合可视化
    13. 下载一套公开转录组数据
    14. 获取鉴定出来家族的基因表达量并绘制热图
    15. 拓展问题: 你认为 BLAST 方法与 HMMER 方法结果,哪个更优?

    1. 选定物种与目标基因家族的原因

    建议与导师讨论并确定

    2. 家族成员主要特征介绍

    基于选定家族,自行检索并阅读相关经典论文,一般不少于10篇

    3. 物种基因组序列与注释信息获取

    靠自己,课题组自测的基因组也可以

    4. 基于 Genome 和 GFF3 提取CDS序列,翻译成蛋白序列

    参考课上讲演的 docker 使用,寻找并掌握「gffread」软件的使用,自行提取。
    也可以使用「TBtools」提取CDS并翻译。
    先整理一个代表性转录本



    然后提取 CDS



    最后翻译成蛋白

    结果文件如下

    5. 使用 BLAST 方法鉴定家族成员

    参考课上讲演的 ncbi-blast 的用法,docker 容器大家都有了,用起来就行。当然也可以使用 TBtools



    具体自行提取并整理可能的 BLAST 结果ID



    筛选后,发现一共有 54 个 IDs (当然肯定有假阳性)

    6. 使用 HMMER 方法鉴定家族成员

    经过文献翻阅,ARF家族成员一般有两个保守结构域,一个是Auxin_resp,另一个是 B3。
    直接到 pfam 查看这两个结构域。

    Auxin_resp (PF06507)
    B3 (PF02362)
    

    参考课上讲演的 hmmer 的用法,docker 容器大家都有了,下载对应 HMM 文件即可,用起来就行。当然也可以使用 TBtools。




    基于两个结构域分析的鉴定结果



    此处如何保留?并集?还是交集?还是差集?自行考量并说明原因。
    为了演示,将并集结果保留,一共 63 个

    7. 合并 BLAST 和 HMMER 结果

    上述 BLAST 和 HMM 的结果合并,可以看到交集



    此处如何保留?并集?还是交集?还是差集?自行考量并说明原因。PS:都有理由,请一定结合自己的思考作答。
    为了演示,将交集结果保留,一共 31 个

    8. 结构域可视化(NCBI CCD 或 Pfam 等)

    提取蛋白序列(可以使用命令行软件 seqkit ),也可以使用 TBtools



    将这些序列提交到 pfam 或者 NCBI CDD 数据库,进行结构域可视化,此处用 CDD

    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/bwrpsb/bwrpsb.cgi
    

    大多数时候,小等一会就可以看到结果



    下载后,可以用于可视化。一般市面上,基本就用「TBtools」


    9. 保守 Motifs 分析

    可以用网页版的 MEME-suite 分析,事实上,也可以基于 docker 自己做一个 。当然,也可以使用 TBtools 跑



    至于结果可视化,一般现在使用 TBtools


    10. 进化树构建(物种内 / 参考物种)

    参考课程前述讲演,我们使用 IQtree 即可。当然也可以使用 TBtools


    11. 基因结构可视化

    事实上,只要有基因列表,就可以做批量基因结构可视化




    此处有一个基因内含子太长,可能是实际情况,也可能是注释错误。

    12. 进化树+保守Motifs+基因结构(含保守结构域)综合可视化

    整合上述分析结果



    有理由相信,红框分支注释有误,需要矫正。另外最末端分支可能不是 ARF


    从结构域来看也是

    13. 下载一套公开转录组数据,获取鉴定出来家族的基因表达量并绘制热图

    参考前述课程讲演,想办法解决。
    提示:参考转录组章节流程代码
    至于热图绘制,可以使用 TBtools,随后自行分析

    14. 拓展问题: 你认为 BLAST 方法与 HMMER 方法结果,哪个更优?

    重点题,需要有一定的分析图稿支撑

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