基因组测序 和组装流程
生物信息学分析流程图
基因功能注释
基因注释主要基于蛋白序列比对， 基因注释主要基于蛋白序列比对，将基因的 序列与各数据库进行比对， 序列与各数据库进行比对，得到对应的功能注 释信息。 释信息。 注释的蛋白库为： 注释的蛋白库为：KEGG、COG、SwissProt、 、 、 、 TrEMBL、NR。 、 。
酶，简写 木质素过氧 化物酶， LiP 锰过氧化物 酶，MnP 辅助因子或基质“介 体” H2O2，黎芦醇 H2O2，Mn，有机酸作 为螯合剂，硫醇，不 饱和脂质 主要效应和参与催化的反应 催化木质素非酚型亚结构β-O-4模型中丙基侧链 上的C α-C β键的断裂反应、开环以及其他的反 应 形成苯氧自由基，引起芳香环和C α之间化学键 的断裂；MnP-脂质体系可使非酚型β-O-4木质素 模型中的C α-C β键和β-芳基-醚键降解
乙二醛氧化 酶，GLOX 芳基醇氧化 酶，AAO 其他H2O2生 成酶
论文构思
创新性 系统性 热点， 热点，高关注度 增加个性化信息分析
对B-6，B-7，B-8，B-9这4株菌的数据进行分析，寻找 与木质素降解相关基因； 用CAZY数据库对这4株菌的代谢途径进行注释，寻找纤 维素、半纤维素降解家族基因。 对4株菌的亲缘关系进行分析，确定菌株之间的相互关 系； 通过对4株菌进行进化分析，判定是否为古菌或新的菌 种。
比较 差异
新 基因
其他方面的应用研究
应用NMR、FTIR、UV， 14C标记的木质 、 应用 、 ， 标记的木质 素降解机理方面的研究； 素降解机理方面的研究； 农药残留物以及其他一些难降解有机物的 降解； 降解； 重金属有机物化合物的降解。 重金属有机物化合物的降解。
“一个物种基因组计划的完成， 就意味着这一物种学科和产业 发展的新开端” 向仲怀院士
解读策略
木质素降解过程涉及到的其他酶。 ③ 木质素降解过程涉及到的其他酶。
对木质素模型化合物作用的相关酶； 对木质素模型化合物作用的相关酶； 木质素单体化合物降解相关酶。 木质素单体化合物降解相关酶。
C1C2C3片段 木质素
Lac MnP LiP
CO2
单体 二聚体 寡聚体
其他酶 Lac MnP LiP
开环产物 CO2 芳香醛酸 醌 + 氢醌 CO2
聚合木质素
运用测序数据构思文章
C1C2C3片段 木质素
Lac MnP LiP
CO2
单体 二聚体 寡聚体
Hale Waihona Puke 其他酶 Lac MnP LiP
开环产物 CO2 芳香醛酸 醌 + 氢醌 CO2
H3CO
聚合木质素
α
HO C
β
C
γ
C
HO
C
C
C
HO
C
C
C
H3CO
H3CO
下一步的实验安排
对已注释出的基因进行验证
基因分离 载体
酶切 连接
酶切
转化
筛选 表达
未注释出功能的基因鉴定， 未注释出功能的基因鉴定，挖掘新基因
DNA
转录
RNA
翻译
Protein
逆转录
测定转录 组mRNA 培养条件① 培养条件① 培养条件② 培养条件② 产酶A且活性高 产酶 且活性高 不产酶A或活性较低 不产酶 或活性较低 测定转录 组mRNA
基因家族（ 基因家族（gene family） ） 和基因簇（ 和基因簇（gene cluster）分析 ）
基因组中来源相同，结构和功能相关的基因 基因组中来源相同， 聚集在一起形成基因家族。 聚集在一起形成基因家族。 基因家族的各个成员紧密成簇排列成大段的串联 重复单位， 重复单位，分布在某一条染色体的特殊区域 genefamily.xls genefamily.stat 基因家族聚类结果 各基因家族统计信息
distance_data/all.KaKs 各基因家族内基因两两间的 Ka/Ks结果 gene_families 包含各基因家族的序列等信息
测序数据的解读与分析
解读策略
木质素基质是非常巨大的非均性高分子， ① 木质素基质是非常巨大的非均性高分子，会受到细胞外酶或试剂 的作用；木质素不含有可水解的化学键， 的作用；木质素不含有可水解的化学键，这就意味着木质素降解 所参与的酶必须具有氧化性；木质素具有立体结构不规整性， 所参与的酶必须具有氧化性；木质素具有立体结构不规整性，与 许多其他天然高分子相比，木质素降解要求更具非特异性的作用。 许多其他天然高分子相比，木质素降解要求更具非特异性的作用。 木质素降解过程中涉及到的细胞外酶主要有： ② 木质素降解过程中涉及到的细胞外酶主要有：木质素过氧化物酶 （LiP）和锰过氧化物酶（MnP），以及漆酶（Lac）。此外，一 ）和锰过氧化物酶（ ），以及漆酶（ ）。此外， ），以及漆酶 ）。此外 些附属酶参与过氧化氢的产生，乙二醛氧化酶（ 些附属酶参与过氧化氢的产生，乙二醛氧化酶（glyoxal oxidase， ， 缩写作GLOX）和芳基醇氧化酶（aryl alcohol oxidase，缩写作 缩写作 ）和芳基醇氧化酶（ ， AAO）属于这类酶。 ）属于这类酶。
B-6 KEGG代谢通路二级分类图 代谢通路二级分类图
B-9 KEGG代谢通路二级分类图 代谢通路二级分类图
B-6 COG功能分类图 功能分类图
B-9 COG功能分类图 功能分类图
B-6 GC含量、GC skew、 COG 注释基因组分布图
B-9 GC含量、GC skew、 COG 注释基因组分布图
对羟苯基结构（ 对羟苯基结构（10%） ）
愈创木基结构（ 愈创木基结构（70%） ）
紫丁香基结构（ 紫丁香基结构（20%） ）
木质素主体结构的连接方式
键 型 连接方式 β-烷基芳基醚键 αα-烷基芳基醚键 二芳基（联苯）醚键 二烷基醚键 α-烷基芳基醚，β-碳键 二苯基（联苯）碳键 β-二烷基碳键 β-芳基碳键 名 称
β-O-4型 α-O-4 α-O-4型 4-O-5型
愈创木基甘油-β-芳基醚 愈创木基甘油-α-芳基醚 -α愈创木基芳基醚 松脂酚 苯基香豆满 二联苯愈创木基丙烷 二芳基（愈创木基）联丙 烷 愈创木基-β-芳基丙烷
β-O-4型连接
α-O-γ型 β-5型 5-5型 β-β型 β-1型
木质素降解有关主要的酶和它们催化的主要反应
谢谢！！
漆酶，Lac
通过氧化C α键和使芳基烷基键断裂，催化β-1O2，介质（如羟基苯 和β-O-4-木质素模型化合物中的C α-C β键的断裂； 在“介体”分子存在下，可氧化非酚型β-O-4木 并三唑或ABTS） 质素模型化合物 乙二醛，甲基乙二醛 芳醇（茴香醇、黎芦 醇） 一些化合物 乙二醛氧化成二羟基乙酸，产生H2O2 芳醇氧化成醛，产生H2O2 O2还原成H2O2