基因同源性分析和基因网络图构建

基因同源度分析是一种生物信息学方法,用于研究基因之间的相似性和进化关系。判断不同基因是否来自共同的祖先,或是否具有相似的功能。


同源性分析的常见应用:

基因家族研究:通过比较不同物种的基因,识别同一家族的基因,研究它们的共同功能和进化路径

进化关系推断:帮助构建进化树,揭示物种间的亲缘关系

功能预测:如果一个基因与已知功能基因高度相似,可能具有相似功能,为实验设计提供方向。

药物开发与疾病研究:通过分析病原体和宿主基因的同源性,识别潜在的药物靶点


基因同源性分析的基本步骤:

序列比对:使用BLAST等工具,将目标基因与数据库中的序列进行比对,寻找相似性。

相似性得分计算:根据比对结果计算基因之间的相似性得分,评估它们的同源关系

进化树构建(可选):对同源基因进行进化树分析,展示基因家族的演化和物种关系

注意:

序列比对和基因同源性分析相似且相互依赖但序列比对是技术手段,同源性分析是基于比对结果的深层次生物学分析。

下次详细介绍不同种类的序列比对分析

具体同源基因分析的操作

1、从 NCBI、ensembl 等公共数据库下载所需要的序列文件(基因/蛋白),或用自己的序列文件。

以水稻为例。首先准备两个文件。基因ID,文件格式为txt;参考基因组的数据,文件格式为 fasta ,例如:

ID
sequences

2、将所需要的基因进行序列提取,我们可以直接运行脚本

成功提取

脚本如下

需要脚本请私信/留言

3、运行 Bash 脚本(通过 DIAMOND 工具的 blastp 模式实现,主要使用了 BLOSUM62 矩阵和基于种子扩展的比对算法

像这样就成功啦~

这里主要编写了2个脚本,第一个 Perl 脚本(用于条件筛选和输出)、第二个 Bash 脚本(用于运行 DIAMOND 比对和筛选流程)。

 Perl 脚本(用于条件筛选和输出)($line1[2] > 75) && ($line1[3] > 0.75 * $a))这里可以更改想要的相似度和覆盖度的范围
Bash 脚本(用于运行 DIAMOND 比对和筛选流程)

4、来看一下数据结果

下面是表头意义哦~
clean~

5、运行代码绘制基因网络图

需要脚本call me~
基因同源性网络图,节点代表不同的基因,边(连接线)表示基因之间的同源关系哦~

生物信息学领域非常广泛,难以一次说尽。我们下次继续更新,一起深入学习生物信息学的内容!

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