一篇生信家族的文章比较重要的一步是家族成员的确定,所有基本分析和进化分析都是基于此。
前面推文提到本人的参考物种是模式植物拟南芥,因此我首先下载了很多关于拟南芥的综述类和研究类的文献,了解其基因家族甚至某些基因具体的功能分析(这对后期写文章的前言和讨论很重要)。除了参考的物种,了解其他物种的此类基因家族分析也很有必要(万一不凑巧被人做了,也没有继续做的必要了)。我的研究物种是栽培花生,就找了水稻,棉花,小麦和油菜等作物此类基因家族的生信分析文章,其次找了园艺作物,如桃子、葡萄和柚子等,最新的文章在栓皮栎等木本植物中也有了生信的分析报道。(文献查找用的较多的NCBI的Pubmed,知网,Sci-hub……)
阅读完相关文献后就开始家族成员的确定。主要分为三个步骤A:研究物种栽培花生所有的蛋白序列。B:参考物种拟南芥该基因家族的蛋白序列。C:双向Blast确定候选基因家族序列。
A: 栽培花生的基因组文件(fasta格式)和基因注释文件(gtf/gff3)。(基因组和注释文件参考发表文章对应的链接,比较靠谱;或者特定物种的网站如拟南芥的TAIR,当然需要自己比对选择高质量及组装较好的基因组。2个准备文件完成后,第一步是蛋白序列的整理与提取;第二步是将所有CDS翻译为蛋白序列。
一:蛋白序列的整理与提取(TBtools软件一直更新,相关功能所在模块可能改变,自行摸索)
(1)Sequence Toolkit→Fasta Tools→Fasta Stats(可以看到基因组的一些基本信息:总长度,染色体数量)
(2)Sequence Toolkit→GFF3/GTF Manipulate→GXF Sequence Extract→拖入基因注释文件和基因组文件并设置输出文件路径,同时设置Feature Tag和Feature ID为CDS和Parent
二:将所有CDS翻译为蛋白序列
Sequence Toolkit→ORF Prediction→Batch Tanslate CDS to Protein
研究物种所有的蛋白序列已准备好,需要参考物种该基因家族的蛋白序列,进行双向Blast,从而初步得到研究物种的基因家族成员序列。
B:本人的参考物种拟南芥该基因家族分析已十分详细,因此去TAIR将该基因家族所有的蛋白序列直接下载(格式一定要是Fasta格式,若不是,也可以用TBtools软件相关模块进行转换。如果不对,后续比较分析会有各种小问题产生)。
C:BLAST→BLAST GUI Wrapper→Two Sequences Files→拖入参考序列基因家族成员的蛋白序列和研究物种的所有蛋白序列,并设置输出文件路径,同时设置Outfit为table格式(其他参数可以根据需要自己改或不改,而且比对时间根据物种的基因组大小有所不同,记得我的电脑跑过夜了)。
ABC结束算是最初的研究物种基因家族成员已经确定了,但还需要后续的反复筛选与确定。主要分为三个步骤:D:统计候选基因的基本信息。E:人工手动筛选。F:上传序列至NCBI batch CDD/hmmer/pfam基于保守结构域进行筛选确定。
D:Sequence Toolkit→Fasta Tools→Fasta Stats(可以看到候选序列的数量,后期筛选去掉一些,符合本人研究物种的估算,之前提取数量高达1 000多直接放弃了,这一步需要自己多比对确认)。
E:因为研究物种和基因家族本身的特征,本人基于前人对该家族的研究手动去除了一些重复的、长度较短的、不符合特征的序列。
F:人工筛选去除部分后,将其余序列上传至NCBI batch CDD/hmmer/pfam筛选确定。
(百度→bing→Bach cdd比较快,网站预测最好提供邮箱,结果一般可保存7-14天,适合数量较大的基因家族)。
DEF最终得到所有候选基因序列,再与之前所查阅的文献比对,大致可以确定(后续基本性质分析也可再进行个别的调整确认)。