BLAST序列比对与生物医学文献检索

生物信息学的急速发展及其数据库的急剧增长给文献检索提出了新课题。利用生物信息相关数据库需要结合生物信息学知识。本研究从新基因的名词与序列入手 ,介绍NCBI的ENTREZ、BLAST检索 ,阐明与基因相关的文献检索的方法与技巧 ,着重介绍了BLAST序列比对在信息检索中的步骤和作用。

从新冠病毒起源到BLAST工具的正确实践

基本局部比对搜索工具(basic local alignment search tool,BLAST)是核酸或蛋白质序列相似性分析最常用的工具之一。因为程序涉及参数较多,一些学生和研究者有时不根据实际情况也不阅读说明书就直接选择默认参数,可能会得出错误结论。BLAST可以进行核酸、蛋白质序列及其相互间的比对,一些低年级学生会有困惑,不知如何进行程序的选择等问题。鉴于这些情况,笔者尝试用2020年初网络的热议话题"新冠病毒极有可能源于实验室"作为引子吸引学生注意力,通过复现并从理论上初步分析其错误,以及产生错误的原因来达到让本科生快速熟悉BLAST的使用及易错点,达到BLAST理论教学的目的。在实验课中,虚构恐龙基因,即一个小组在基因中插入"密码",由另一小组解开"密码",通过小组间利用BLAST工具进行加密与解密的趣味活动,从而加深对程序正确选择的理解,同时巩固了理论教学内容。此教学设计利用当下新冠病毒起源的热点话题不仅提高了学生的学习兴趣,同时也帮助他们利用该工具解决实际问题,培养了学生利用专业知识进行言论分辨的能力。希望此文能对BLAST工具的正确使用和新医科背景下生物医学教学有所启发和帮助。

十字花科NBS-LRR相关基因的同源比对分析

目前在拟南芥中已被发现,含有200余个编码与核苷酸结合位点相似的蛋白质的及因子在植物抗性蛋白的特征区域。以抗病相关基因NBS-LRR为研究对象,通过局部序列比对分析,发现在拟南芥等6个十字花科物种中的分布有显著差异,甘蓝中该类抗病蛋白分布最为广泛(242),四倍体欧洲油菜的两个亚基因组中存在显著差异,C基因组比A基因组中该类抗病基因含量高出约24.2%。这为今后在十字花科物种中进行较为深入的抗病相关基因NBS-LRR的比较基因组学分析提供了一定研究基础。

瘤胃微生物基因组文库中BAC末端序列分析

基于前期从瘤胃微生物基因组文库中筛选的功能酶克隆菌,利用T7和pIBRP引物,测定功能酶克隆菌的BAC末端序列,并利用NCBI Blast系统对BAC末端序列进行分析.结果表明:共得到26条BAC末端序列,经Blast比对分析,与已知编码基因的匹配度低,而大部分BAC末端序列与阪崎肠杆菌和环境中的微生物匹配度高,说明瘤胃中的微生物与其它环境中的微生物具有一定的相似性,进一步丰富了对瘤胃微生物的认识.

中国新记录种灰白翅孢壳Emericellopsis pallida

对采自新疆库车县胡杨林地的野生木耳蘑菇进行菌丝体分离,获得一株白色菌丝.应用引物ITSlf和ITS4扩增其ITS区间,测序且结果经BLAST比对和构建NJ进化树来确定其分类地位.结果显示该菌丝(XJURML-3)为灰白翅孢壳Emericellopsis pallida(L.A.Beljakova),GenBank检索号EU045572.XJURML-3形态学特征与国际已有Emericellopsis pallida strain CBS 624.73较为相似,菌株在中国典型培养物保藏中心保藏号为:CCTCC AF 207025.

Isolation and Identification of Soil Actinobacteria from Mangrove forest in Beihai,Guangxi Province

[Objective] The aim was to identify the species diversity of Actinomycetes from Mangrove forest in Beihai,Guangxi Province. [Method] 10 strains of typical Actinomycetes were isolated from Mangrove forest soil,and the Actinomycetes genomic DNA was successful extracted. 16S rDNA was amplified by PCR and sequenced by Sanger dideoxy sequencing method. [Result] All the sequences were blasted in genbank,eight strains belonged to the genus of Streptomyces (80%),and two strains belonged to the genus of Nocardiopsis (20%). [Conclusion] There are many different Actinomycetes species in Mangrove forest soil samples in Beihai,Guangxi Province.

微生物浸铀过程中的群落分析研究

堆浸生产是一个开放系统,矿石与周围的环境密切接触,由于环境中的微生物比较复杂,这样就会使得堆浸系统的群落变化更为复杂。浸矿体系中的菌群结构及其演替规律与浸出率具有密切的关系,探索浸矿体系中细菌的种群结构及其演替,对优化浸出体系菌群组成,提高浸出率具有指导作用。

一例冬季疑似牛焦虫病的检测

为了检测某病牛是否感染了焦虫。试验采用无菌采取患病牛抗凝血制备血涂片,进行瑞氏染色,显微镜镜检,选取疑似存在虫体的牛血提取核酸,使用焦虫特异性引物进行PCR扩增,阳性产物测序结果提交NCBI进行比对。血涂片染色后可观察到虫体,然后使用PCR检测方法可成功扩增特异性目的条带,测序结果进行BLAST比对该基因与XM_947905.1的同源性为91.63%,结果表明该牛患有焦虫病。说明在冬季牛也可以患焦虫病。

基于机器学习的β-内酰胺酶注释预测和分析平台

为了对潜在β-内酰胺酶蛋白质的功能和性质进行深入分析,构建了一个包含蛋白质信息注释、预测和特征性分析的综合平台(BLHub)。BLHub采用Java、Bootstrap3.3.6、Ajax、jQuery、MySQL和Strust2等技术实现了平台前后端的数据交互,并且该平台整合了丰富的、多源的蛋白质注释信息,包括蛋白质结构信息、蛋白质活跃位点、蛋白质分类系谱以及抗生素耐药性信息等。同时平台嵌入了机器学习的预测模型,能有效发掘潜在的β-内酰胺酶并判断其所属子类。此外,BLHub能对潜在的β-内酰胺酶进行后序的序列相似分析和亲缘性分析,便于科研人员进一步推断未知蛋白质的功能和结构,从而实现对β-内酰胺酶蛋白质的一体化分析。实验结果表明,BLHub能弥补以往的β-内酰胺酶数据库无法对潜在蛋白质进行预测和分析的不足,进一步加快潜在蛋白的发现和探索。

利用16s rDNA方法检测刺参消化道细菌种类

以2007年7月采自大连瓦房店养殖厂的刺参为实验材料,通过对刺参肠道中的细菌16s rDNA V3区基因进行扩增、克隆测序及序列同源性分析,对其种类进行初步研究。本研究测序获得11条16s rDNA V3区基因序列,并进行Blast同源比对,确定序列同源性,分析出11种细菌,三种梭菌属(Clostridium)细菌,两种为假单胞菌属细菌(Pseudomonas),一种产丙酸菌属细菌(Propionigenium),一种为金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus),有六种细菌分别与4种不可培养的未命名细菌同源,并根据测序结果建立系统发生树。本研究提供了一种检测海洋微生物的方法,为刺参病害诊断提供科学依据,为海洋微生物资源的开发和新种的发现提供了资料。

鼠疫菌基因组差异编码序列的筛选研究

目的对喜马拉雅旱獭鼠疫疫源地2株青藏高原型已测序鼠疫耶尔森菌株的全基因组编码序列进行比对,寻找青藏高原型鼠疫菌中存在的差异编码序列。方法应用BLAST软件、Perl编程及Excel软件等,对青藏高原型全基因测序鼠疫耶尔森菌株与测序鼠疫菌"默认编码序列数据库"进行编码序列比对和统计分析。结果初步比对喜马拉雅旱獭鼠疫疫源地2株青藏高原型鼠疫菌编码序列有418个差异编码序列,其与鼠疫菌"默认编码序列数据库"中存在差异的编码序列有135个,最终确定在鼠疫菌全基因组数据库中真实有差异的编码序列共86个。结论喜马拉雅旱獭鼠疫疫源地2株青藏高原型鼠疫菌编码序列存在差异,真实有差异的编码序列是鼠疫菌存在差异的编码序列集合,为研究青藏高原型鼠疫菌的遗传特征提供了资料信息。