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课堂练习题
1. 练习课件中的例子1-5 2. 使用ClastalX和MEGA比对载脂蛋白D（P05090），人视黄醇结合蛋 白4（P02753），孕激素相关子宫内膜蛋白（P09466），补体8 （γ肽）（P07360），lipocalin1（P31025），人气味结合蛋白 2A（Q9NY56）， α-1微球蛋白（P02760），嗜中性明胶酶相关蛋 白（P80188），前列腺素D2合成酶（P41222）。并找到序列中的 保守氨基酸。括号中为蛋白的UNIPROT ID，根据此ID可在UNIPROT 网站中下载蛋白质序列。 3. 使用ClastalX和MEGA比对自己下载到的细菌ITS序列。注意在MEGA 中选择序列类型为DNA序列。
/ （下载网站）
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例子3：使用Clustal Omega比对人RBP4蛋白，小鼠RBP4蛋 白，鸡RBP4蛋白，猪RBP4蛋白，牛RBP4蛋白的氨基酸序列 具体步骤：
首先在UNIPROT数据库中下载人RBP4蛋白（P02753），小鼠RBP4蛋 白（Q00724），鸡RBP4蛋白（P41263），猪RBP4蛋白（P27485）， 牛RBP4蛋白（P18902）的氨基酸序列
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序列分别为鸡、小鼠、 人、猪和牛的RBP4蛋白 使用了Clustal Omega 软件 通过多序列比对可以发 现RBP4蛋白中的大部分 氨基酸残基在多个哺乳 动物中都保守。
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例子4：使用ClstalX比对人RBP4蛋白，小鼠RBP4蛋白，鸡 RBP4蛋白，猪RBP4蛋白，牛RBP4蛋白的氨基酸序列 ClustalX是需要安装的软件，需要先下载， 安装之后才能使用。 具体步骤：
打开ClustalX后，点击File Load Sequences，加载包含上述蛋白 序列的FASTA文件
GXW 保守 模体
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多序列比对常用软件
Clustal Omega /Tools/msa/clustalo/
MUSCLE
/Tools/msa/muscle/ CLUSTAL X /clustal2/（下载网站） MEGA（分子发育分析综合软件，集成了ClustalW和MUSCLE）
然后打开Clustal Omega的在线服务器网址 把所有蛋白序列粘贴到文本框中，也可以直接上传FASTA文件 然后提交
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多序列比对结果 ALN格式，参照 第三节课PPT中 介绍
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然后点击W按钮或通过菜单栏Alignment >> Alignment by ClustalＷ
出现参数页面，可以调整参数，一般都使用默认参数，点击OK进行序 列比对
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然后点击Alignment >> Do complete alignment，选择好比对结果 文件的文件夹，进行序列比对
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例子5：使用MEGA中的ClustalW比对人RBP4蛋白，小鼠RBP4 蛋白，鸡RBP4蛋白，猪RBP4蛋白，牛RBP4蛋白的氨基酸序 列 MEGA也需要安装之后才能使用。 具体步骤：
动态规划算法:
全局序列比对：Needleman-Wunsch算法 /Tools/psa/emboss_needle/ 局部序列比对：Smith-Waterman算法 /Tools/psa/emboss_water/
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•
•
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序列比对结果的表示方法
匹配：竖线（|）
相似：双点（:） 较弱的相似：单点（.）
空位：短横线（-）
不相似的替换：空白
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• 两序列进行比对，通常使一个得分矩阵（scoring matix）来计算比对的分值，以得到一个评价优劣的 标准。 • 核酸的得分矩阵：等价矩阵、BLAST矩阵……
多序列比对
• • • 多序列比对，实际上是一组蛋白质之间的一系列的双 序列比对。 与双序列比对相比，多序列比对更能发现进化保守关 系信息。 在双序列比对中出现的相同的氨基酸残基，虽然在两 条序列上是保守的，但这种保守可能只是偶然的。
•
而如果某一位点在多序列比对的都出现了相同的氨基 酸残基，则说明该残基是进化保守的可能性更大。
然后提交
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人RBP4蛋白和人 lipocalin1蛋白局 部比对结果
比对不是从第一个氨基酸 开始的，也不是到最后一 个氨基酸结束，而是找出 了相似性最高的一部分 （局部比对）
全局比对结果
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Hale Waihona Puke 序列比对结果Bioinformatics
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例子2：使用Smith-Waterman算法对人RBP4蛋白和人 lipocalin1蛋白进行局部比对 局部比对：寻找序列中相似度最高的区域，也就是匹 配密度最高的部分。局部比对适用于某些部位相似度 较高，而其他部位差异较大的序列。 具体步骤：
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生物信息学
Life Science School Hongsheng Liu Prof.
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第三章：序列比对
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序列比对的基本概念 打分矩阵 序列比对算法 序列比对软件使用方法介绍
如果需要可以调整比对的参数，如：得分矩阵，空位罚分等
然后提交
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粘贴序列
粘贴序列
修改参数
提交 Bioinformatics
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人RBP4蛋白和小鼠 RBP4全局序列比对 结果
一致性 相似性 空位 得分
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首先在UNIPROT数据库中下载人RBP4蛋白（P02753）和人 lipocalin1蛋白（P31025）的氨基酸序列 然后打开Smith-Waterman算法程序（Water）的在线服务器网址 把人RBP4序列和人lipocalin1蛋白序列分别粘贴到两个文本框中
如果需要可以调整比对的参数，如：得分矩阵，空位罚分等
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Clustal W
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ClustalW的参数设置页面，一般 情况下使用默认参数
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序列分别为人的载脂蛋 白D，人视黄醇结合蛋白 4，孕激素相关子宫内膜 蛋白，补体8（γ肽）， lipocalin1，人气味结合 蛋白2A， α-1微球蛋白， 嗜中性明胶酶相关蛋白， 前列腺素D2合成酶 通过多序列比对可以发 现人这些旁系同源物序 列高度趋异，互相之间 的相似度并不高。 但都存在一个保守的模 体：GXW，即甘氨酸-任 意氨基酸-色氨酸。
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例子1：使用Needleman-Wunsch算法对人RBP4蛋白和小鼠 RBP4蛋白进行全局比对 全局比对：对序列从头到尾进行比较。试图使尽可能 多的字符在同一序列中匹配。全局比对适用于相似度 较高而长度相近的序列。 具体步骤：
首先在UNIPROT数据库（ /）中下载人 RBP4蛋白（P02753）和小鼠RBP4蛋白（Q00724）的氨基酸序列 然后打开Needleman-Wunsch算法程序（Needle）的在线服务器网址 把人RBP4序列和小鼠RBP4序列分别粘贴到两个文本框中
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序列比对软件使用方法介绍
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内容回顾
• • 一致性：一致性指两个序列相同的程度。 保守性：某一氨基酸残基或序列的改变（突变）保持 了原始氨基酸残基的物理化学特征，那么这个突变就 是保守的。 相似性：相似性表示序列之间相关联的程度。与一致 性比较相似性进一步考虑了发生保守突变的氨基酸的 数目，即考虑了相似氨基酸的数目。 同源性：如果两个序列是来源于一个共同的祖先，那 么他们是同源的。
打开MEGA后，点击Align >> Edit/Built Alignment >> Create New Alignment >> Protein，出现序列编辑的界面 可以将蛋白质序列粘贴进去，也可以通过菜单栏Data >> Open >> Retrieve Sequences from File，加载包含上述蛋白序列的FASTA文 件