基于模式物种的快速同源搜索软件基准测试

传统的blast+软件包中的blastp搜索,在大数据时代下,序列搜索速度已经慢得难以接受.同源搜索软件的开发在过去十几年取得了巨大进展,但缺乏综合的评估.本研究对7个快速同源搜索软件与blastp进行了综合比较,结果发现,diamond的fast模式总体上来说相比其他软件更快,并且有着最低的错误发现率,是追求快速搜索的最佳选择;在内存消耗上,MMseqs2的算法在内存消耗上非常低,而ghostx则最高;在鉴定的hits数量方面,除了blasp以外,MMseqs2的s7.5模式在中等基因组相似度GSS下得到的结果最多,但s5模式应是更好的选择.随着GSS的降低,ghostx得到的结果最多,而随着GSS的升高,ublast得到的结果最多;在鉴定的Reciprocal Best Hits(RBH)数量上,ghostx在远缘搜索上具有优势,这一优势同样也具有共线性证据支持.在同源搜索方面,除ghostx有43.4%的额外结果外,几乎所有软件的搜索结果之间都有着很大的重叠,并且ghostx还有着非常低的错误发现率,而MMseqs2的s3模式却有着最高的错误发现率.总之,MMseqs2、diamond和ghostx是综合来说最好的三款替代blastp搜索的软件,diamond非常适合进行直系同源推断,并且可以用“fast”模式准确地快速搜索,而“very”是权衡下来最佳的搜索模式,但如果是进行远缘物种的搜索,ghostx则更有优势,而对于中等GSS下同源蛋白的鉴定,MMseqs2的s5可能是更好的选择.

通过同源搜索分析线粒体蛋白转运系统的进化

基于酵母线粒体蛋白转运系统的35个亚基,作者通过同源查找的方法,在27个不同进化层次物种的蛋白组和基因组序列中搜索线粒体蛋白转运系统亚基的同源序列,利用序列之间的同源关系进而构建线粒体蛋白转运系统的进化史.结果显示,线粒体蛋白转运系统的35个亚基中有6个可以在原核物种中找到同源序列,显示了它们的原核起源;线粒体蛋白转运系统的核心亚基出现在真核生物进化早期;其他亚基在真核物种的不同进化分枝中表现出了多样性,并且可以看到一些物种特异性亚基.

利用蛋白质同源性搜索检验细菌预测基因的起始位点

细菌基因组中基因密度高、结构相对简单,基因预测可以达到较高的准确度。细菌基因预测的一个重要问题是难以准确判断基因起始位点,目前应用最广的基因组自动注释方法给出的结果中,占总数约1/5的基因的起始位点有分歧,尚无利用基因结构的统计特征改进起始位点预测的有效方法。通过蛋白质同源性搜索,为推断起始位点提供新的线索。对氧化葡萄糖酸杆菌Gluconobacter oxydans 621H全基因组的分析表明,这种方法可以实质性改善起始位点预测结果。

基于进化树理论的甲型流感病毒血凝素同源性及进化分析

甲型流感病毒(influenza virus A)可以感染禽类,哺乳类等动物,威胁着人类健康.本文分别选取了甲型流感病毒的血凝素(HA)的16种亚型一定数量的序列,利用MEGA(Molecular Evolutionary Genetics Analysis)4.0软件对其做同源性分析,构建HA的系统进化发生树,找出它们进化的规律,并结合2010年我国从人体分离的甲型流感病毒株的情况,利用Genbank的BLAST功能做同源性搜索,结合HA的进化树分析了我国甲型流感病毒株的现状,从而预测了潜在的甲型流感病毒血凝素对人体的威胁.

microRNA计算发现方法的研究进展

microRNA(miRNA)是近几年发现的一类长度为～21nt的内源非编码小RNA,在植物和动物中发挥着重要而广泛的调控功能。它的发现主要有cDNA克隆测序和计算发现两条途径。由于cDNA克隆测序方法受miRNA表达的时间和组织特异性以及表达水平的影响,而计算发现可以弥补其不足,因此miRNA的计算发现方法研究受到了广泛的重视。文章对近几年计算发现miRNA的研究进展进行了综述,根据计算发现方法的本质,将计算发现方法归纳为5类,分别是同源片段搜索方法、基于比较基因组学的预测方法、基于序列和结构特征打分的预测方法、结合作用靶标的预测方法和基于机器学习的预测方法,并对各类方法的原理、核心思想、优点和局限性进行了分析,最后探讨了进一步的发展方向。

应用生物信息学寻找大鼠中新的microRNA分子及其实验验证

大鼠已公布的microRNA(miRNA)数量明显少于小鼠及人miRNA的数量.本文采用同源搜索的计算方法预测大鼠新的miRNA.从miRBase数据库中下载已知动物的pre-miRNAs,在UCSC数据库中对大鼠的全基因组序列进行了Blat分析,并根据miRNAs的筛选标准,获得45条新的大鼠miRNAs;随后随机选取其中的9条新miRNAs进行RT-PCR实验验证,发现大部分miRNAs在脑、心、肺、肾、肌肉、脾、睾丸和肝8种组织中均有表达.在此基础上,对预测的新miRNAs进行了miRNA成簇分析和miRNA基因家族分析.

线粒体蛋白转运系统的序列相似性分析

通过在27个不同进化层次物种的基因组和蛋白组中搜索酵母线粒体蛋白转运系统亚基的同源序列,并进一步分析了同源亚基序列相似性与其所在线粒体位置的关系.结果表明,位于线粒体相同位置的模块有类似的序列相似性曲线,相似性曲线在模块内部一般有波峰和波谷.从线粒体外膜到基质,序列相似性整体升高.线粒体蛋白转运系统亚基与一些功能不相关的蛋白也表现出序列相似关系,且这些亚基多集中在线粒体的内膜和外膜.

一起由肠道病毒CoxB4引起的手足口病聚集性疫情的病原学鉴定及其基因型分析

目的:对引起一起手足口病聚集性疫情的未分型肠道病毒进行病原学鉴定,并分析其基因型。方法:对采集的标本用Real-time PCR方法检测肠道病毒核酸,并选取其中通用阳性,EV71和CoxA16阴性的标本用自行设计长距离PCR通用引物进行两步法RT-PCR,将得到的PCR产物进行测序,将所得序列在GenBank中进行同源性搜索以确定是何种血清型肠道病毒,同时选取部分标本进行全序列的测定并构建分子系统树,从而确定引起本次手足口肠道病毒为何种基因型。结果:34份标本经Real-time PCR检测,19份标本肠道病毒核酸通用阳性,EV71阴性和COX16阴性,选取其中的10份测定其VP1区序列,经同源性搜索确定为肠道病毒CoxB4,且10标本的序列同源性均在99%以上。全序列测定结果与其他CoxB4进行系统发生分析显示,本次分离到的CoxB4属于第VIII类基因型。结论:引起本次手足口病聚集性病例的病原为肠道病毒CoxB4,第VIII类基因型。