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基因家族分析初步尝试2020-12-18

基因家族分析初步尝试2020-12-18

作者: 夏大希 | 来源:发表于2021-06-11 22:27 被阅读0次

    1.必要软件安装

    (1) hmmsearch安装

    下载安装地址
    按照下边图片的步骤进行linux系统安装

    image.png

    2.下载分析必要的文件

    2.1下载小麦参考基因组必要的文件

    下载4个主要文件
    CDS序列、DNA序列、蛋白序列、gff文件
    小麦文件下载地址

    image.png
    image.png

    2.2下载大麦参考基因组分析必要的文件

    下载大麦文件主要从ensemble plants网站进行下载,之前已经下载过morex的参考基因组
    下载从ensemble plants上下载所需要的CDS序列、DNA序列、蛋白序列、gff文件,下载地址
    点进去相应的文件夹下载相应的文件

    image.png

    2.3 下载蛋白保守结构域的隐马可夫模型pfam文件

    2.3.1下载MADX-box的pfam文件

    依据2019年的一篇小麦的MADX-box文章,依据文章材料提供的pfam编号进行下载文件

    image.png
    image.png
    下载网址,点击红色标注的地方进行下载
    image.png
    image.png
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    3.鉴定小麦、大麦MADX-box基因策略

    3.1 参考基因组的MADX-box基因查找的策略,参考网易云课堂基因家族分析这一课中关于拟南芥中鉴定NBS基因家族分析的策略

    image.png

    3.2鉴定步骤

    首先利用MADX-box的隐马可夫模型文件在小麦、大麦所有的蛋白序列中搜索,得到含有MADX-box保守结构域的基因,对这些基因基于一定的e-value进行筛选;筛选过后,构建物种特性的隐马可夫模型文件。拿着这些筛选过后的这些基因在小麦、大麦所有蛋白序列中重新筛选得到具有物种特异的隐马可夫模型。利用自己构建的物种特异隐马可夫模型,重新回到在小麦、大麦蛋白序列中进行重新搜索,得到本物种特异的MADX-box家族的基因。

    3.3 大麦基因家族分析步骤

    3.3.1 利用hmmsearch这个软件,进行搜索大麦中MADX-box基因
    image.png
    hmmsearch  --cut_tc --domtblout barley_SRF_MADX_box.txt /u2/gene_family/MADX_box_pfam/SRF-TF.hmm Hordeum_vulgare.IBSC_v2.pep.all.fa
    
    image.png
    hmmsearch  --cut_tc --domtblout barley_K-box_MADX_box.txt /u2/gene_family/MADX_box_pfam/K-box.hmm  Hordeum_vulgare.IBSC_v2.pep.all.fa
    
    image.png
    3.3.2 利用perl脚本提取hmmsearch结果中e-value结果比较小的target序列
     perl /u2/gene_family/perl_code/domain_xulie.pl barley_SRF_MADX_box.txt Hordeum_vulgare.IBSC_v2.pep.all.fa SRF_MADX_box.domain.fa 1e-20
    perl /u2/gene_family/perl_code/domain_xulie.pl barley_K-box_MADX_box.txt Hordeum_vulgare.IBSC_v2.pep.all.fa K_box.domain.fa 1e-20
    

    遇见的问题
    (1)没有安装bioperl
    参考这个网址进行安装bioperl
    按照提示一路y 和a进行安装;
    (2)查看bioperl是否安装

    perldoc Bio::SeqIO
    #以上命令的作用是查看Bio::SeqIO模块的文档是否存在,如果存在,则会有相应的文档输出,则安装了Bio::SeqIO模块;如果没有,说明Perl找不到该模块,没有安装Bio::SeqIO模块。
    
    
    ##检验是否安装了bioperl的两种方法
    #第一种
    perldoc Bio::SeqIO
    #或者是
    perldoc Bio::SearchIO
    #第二种
    perl Bio::Perl
    ##如果有显示的内容,就说明安装成功了
    

    https://www.cnblogs.com/emanlee/p/4381722.html
    (3)查看perl 常见模块安装的内容
    参考网址

    perldoc perllocal
    ##这个指令可以列出每个安装额模块的信息,包括模块安装的时间、安装的位置、版本信息等。
    perldoc -t perllocal | grep "Module"
    ###这个指令只是列出来Module的名字等
    
    

    (4)如何安装perl模块
    https://www.jianshu.com/p/f8cb7a44a7e0
    https://www.jianshu.com/p/9e90b3524fe2
    https://blog.csdn.net/zhanyongjia_cnu/article/details/50756121
    (5)Biolinux安装指南
    https://www.omicsclass.com/article/526
    https://www.virtualbox.org/wiki/Linux_Downloads
    https://www.jianshu.com/p/40b12429e28f

    3.3.3 利用上一步得到的motif特俗蛋白结构域构建大麦的MADX-box特异的隐马可夫模型

    下面的分析用到了多序列比对软件clustalw2,参考网址进行安装clustalw2

    # ClustalW
    wget http://www.clustal.org/download/current/clustalw-2.1.tar.gz
    cd clustalw-2.1
    ./configure
    make
    make install
    ##添加环境变量
    vim /etc/profile
    ##把clustalw2所在的目录复制到/etc/profile
    source /etc/profile
    
    image.png
    3.3.3.1 首先需要进行多序列比对

    SRF_MADX_box.domain.fa文件的多序列比对


    image.png
    image.png
    image.png image.png
    image.png
    image.png

    K_box.domain.fa文件的多序列比对
    和上相同的步骤,得到如下文件

    image.png
    3.3.3.2 利用hummbuild构建新的隐马可夫模型文件
    hmmbuild new_SRF_MADX_box.hmm SRF_MADX_box.domain.aln
    
    image.png
    hmmbuild new_K_box.hmm K_box.domain.aln
    
    image.png
    3.3.3.3 利用hmmsearch 对新构建的MADX-box大麦特异的隐马可夫模型鉴定大麦特异的蛋白序列
    hmmsearch --domtblout new_barley_SRF_MADX_box.txt new_SRF_MADX_box.hmm Hordeum_vulgare.IBSC_v2.pep.all.fa
    
    image.png
    hmmsearch  --domtblout new_barley_K-box_MADX_box.txt new_K_box.hmm Hordeum_vulgare.IBSC_v2.pep.all.fa
    
    image.png

    这个地方要跟第一次利用MADX-box的隐马可夫模型的时候hmmsearch 采用--cut_tc这个参数的时候,就会出现Error: TC bit thresholds unavailable on model domain这个报错。参考链接

     perl /u2/gene_family/perl_code/get_fa_by_id.pl barley_K-box_MADX_box_id.txt Hordeum_vulgare.IBSC_v2.pep.all.fa >barley_K-box_MADX_box.fa
    

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