分享

一步一步教你使用 NCBI 查找DNA、mRNA、cDNA、Protein、promoter、引物设...

 丛610 2017-02-23
前言

很多研究僧在询问如何查询基因序列、如何进行引物设计、如何使用BLAST 进行序列比对……,这些问题在 NCBI 上都可以方便的找到答案。

交流经验的时间到啦!

接下来本文将按以下几个部分说一下 NCBI 的使用:

Part 1:如何查找基因序列、mRNAPromoter

Part 2:如何查找连续的 mRNAcDNA、蛋白序列

Part 3: 运用 STS 查找已经公布的引物序列

Part 4:如何运用 BLAST进行序列比对、检验引物特异性




1、利用Map viewer 查找基因序列、mRNA 序列、启动子(Promoter

下面以人的 IL6(白细胞介素 6)为例讲述一下具体的操作步骤

1 打开Map viewer 页面, 网址为: http://www.ncbi.nlm./mapview/index.html search 的下拉菜单里选择物种,for 后面填写你的目的基因。操作完毕如图所示:


2点击“GO”出现如下页面:



3 在步骤二图示的右下角有一个Quick Filter,下面是让你选择的几个复选框, Gene前面的小方框里打勾,然后点击Filter. 出现下图:


说明一下:1、染色体的红色区域即为你的目的基因所处位置。2、下面参考序列给出了三个,是不同的部门做出来的,经我验证,序列有微小的差异,但总体来说基本相同。尽管你分别点击后,序列代码、序列代码等有所差异,但碱基基本一致,不影响大家研究分析序列。现在普遍采用的是最上面的那个序列,这一条是世界范围的生物科学家用计算机合成的一个序列。我也推荐大家使用这个序列。


4点击上述三条序列第一条序列(即 reference)对应的'Genes seq',出现新的页面,页面下方为:


5点击上图出现的“Download/View Sequence/Evidence ”,即下载查看序列等功能,结果如图所示:


先对上面这张图做点简要的说明,在 Sequence Format(序列输出格式)后面是一个下拉式选择菜单,默认的为 FASTA 格式,还有一个是 GenBank 格式。我推荐大家选择 GenBnak格式,因为这个格式提供了很多该基因的信息,而 FASTA格式只有基因序列。


6 Sequence Format 后选择 GenBank,然后点击下面的 Display,目的基因的相关信息和序列就出现在眼前了。点击后如图所示(网页较大,只抓取一小部分以作示范)


在上述打开的网页中,你可以看到基因长度,基因序列,以及这个基因是如何被报道出来的等各种信息。 你会看到:  mRNA  join(3598..3678,3841..4031,5090..5203,5911..6057, 7803..8394) 这代表了从基因的 3598位开始就是转录区了, 即我们常说的 mRNA 片断, 由于内含子的存在,所以 mRNA DNA 序列上分成了几段。 CDS join(3660..3678,3841..4031,5090..5203,5911..6057, 7803..7970) CDS 代表编码序列,即蛋白编码区是从 3660 开始的(ATG ,由于剪接作用所以 CDS 区也是不连续的。


说到这里,可能很多朋友都已经明白了 promoter 即启动子区域在哪里了。但我还是再唠叨几句:转录起始位点前面是基因的调控区,启动子区没有明显的位置定义,大家也只是猜测它的大体位置,如果你要研究 promoter 区的话,建议你选择转录起始位点前的 2000个碱基进行研究,一般默认的是这样。当然你如果觉得长度太长不好研究的话,也可以只研究-1000 0这一千个碱基,因为一般情况下,启动子区的变异都在这个区域内。


这样大家就可以找到自己的目的基因序列和启动子了,这种方法可能使用的人不是很多,但我个人比较喜欢,因为它最大的优点是可以找到启动子区域和其他调控区域。希望大家可以发帖交流,让我们把 NCBI 用的更好!






2、如何查找连续的mRNAcDNA、蛋白序列(依然以人类的 IL6 为例)

1进入NCBI 主页:http://www.ncbi.nlm./ search 后面选择 Gene,在 for 后面填写需要查找的基因的名字。如图所示:



出现了很多基因序列,在每个序列的右边还有“Order cDNA clone 的链接,这些序列中有些序列是跟你的目的基因同名的,有些是别名(Other Aliases)与你的目的基因一致,根据每个序列的介绍认真选择你的目的基因。上图中我需要的 IL6 是标号为2的序列。


2.1 查找 cDNA 序列

2.1.1  点击Order cDNA clone, 出现目的页面如图所示:



2.1.2  点击Clone Sequence 后面的链接即可得到cDNA 序列。点击后如图所示(只抓取其中一部分)



2.2  查找 mRNA、蛋白序列

回到步骤 1 点击“Go”之后出现的页面,点击目的基因的名字,出现以下页面 (只抓取相关部分)



页面的下半部分,即可以获取 mRNA和蛋白序列的部分:



找到“NCBI Reference Sequences (RefSeq)”,它分为几个板块,第一个“mRNA and Protein ”区可以让我们找到连续的编码 mRNA 序列和蛋白序列。在 mRNA and Protein下面有两个序列代码(中间划有一个箭头) ,这代表了 mRNA序列和蛋白序列。分别点击就可以得到相应的序列页面。点击后如图所示,mRNA 序列:


NCBI Reference Sequences (RefSeq)的第二个板块是 Reference assembly,它下面显示的是 Genomic ,点击 Genomic 下面Reference assembly 对应的 Genbank FASTA 即可出现编码的 DNA 序列(注意:只是编码序列,其中包括内含子,但一般没有 5‘非编码区) 。一步就不做贴图演示了吧,


这样我们就可以找到基因的 cDNA 序列、连续的编码 mRNA 序列、蛋白序列以及含有内含子的编码DNA 序列了。相信这些操作对很多战友还是有用的。


友情提示:在 NCBI 里打开的每一个页面都会给我们提供大量的信息,大家不妨好好看看,可能会有令我们惊喜的收获!






3、运用STS 查找已经公布的引物序列

STS,序列标签位点(Sequence Tagged Site):一段短的DNA 序列(200500 个碱基对),这种序列在染色体上只出现一次,其位置和碱基顺序都是已知的。在PCR 反应中可以检测处STS 来,STS 适宜于作为人类基因组的一种地标,据此可以判定DNA 的方向和特定序列的相对位置。以上内容基本是STS 的定义,要活学活用,下面就介绍一下用STS 数据库查找引物的一点经验。

还是使用人的IL6 基因为例,

1 打开 NCBI 主页,在 Search 后面的下拉菜单选择 UniSTS,在 FOR 后面填写目的基因。

操作完毕如图所示


点击GO以后出现以下页面



这是你会发现 NCBI 又提供了很多序列,下面我们还是要初步筛选我们需要的序列。


2根据物种、目的引物所在染色体的位置等选择相应序列(可能不只一个) ,点击。 下面以点击第一个进入的画面为例。  



你会发现这个页面直接就给出了引物序列,PCR之后的片段长度也是给了的(247bp 。下面还有很多相关的信息……


3点击GeneBank Accession 后面的代码,进入下一个页面。



前后引物都呈现在眼前了,还有反应体系和反应条件!其中 Primer A 是前引物序列,Primer B 则是后引物序列,并且给出了他们在 DNA 序列中的位置。有兴趣的朋友可以在序列中找一下,是可以找到的, 不过要注意,PCR 是双链扩增,在序列中可以直接找到的是 Primer A 的原序列 Primer B的互补序列。


在步骤二里面我只点开了一个序列,继续打开其他的可能还会有对自己有用的引物,不过这要你自己慢慢发掘了。


这种寻找引物的方法有点投机取巧的味道,实用程度不是很高,但如果这里面恰好有你想 P 的片段的话,恭喜你,这些引物都是很成熟的引物,可以直接拿过来使用了。


如果这两种方法都不能找到你需要的引物的话, 那就自己设计吧, 建议使用 Primer 5 Oligo



4、如何运用 BLAST 进行序列比对、检验引物特异性

提到序列比对,绝大多数战友都会想到 BLAST,但 BLAST 的使用确实又是一个很大的难题, 因为他的功能比较强悍, 里面涉及到的知识比较多, 而且比对结束后输出的结果参数 (指标)又很多。如果把 BLAST 的使用详细的都讲出来,我想我发帖发到明天也发不完,更何况我自己也不是完全懂得 BLAST 的使用。 所以我在这里也就“画龙点睛”——以比对核酸序列为例来给大家介绍一下 BLAST 的使用, 也算是 BLAST 的入门课程吧。 请看帖的战友好好体会,如果你用心看,在看帖完毕之后 BLAST 的基本使用(包括其他序列的比对)应该没有问题了。

1打开BLAST 页面,http://www.ncbi.nlm./BLAST/ 打开后如图所示:



对上面这个页面进行一下必要的介绍:

BLAST 的这个页面主体部分(左面)包括了三部分:BLAST Assembled GenomesBasic BLASTSpecialized BLAST。相信大家可以看懂这三个短语的意思,我就不多说了;我要说的是,可以认为这是三种序列比对的方法,或者说是 BLAST 的三条途径。

第一部分 BLAST Assembled Genomes 就是让你选择你要比对的物种,点击相应物种之后即可进入比对页面。

第二部分 Basic BLAST 包含了 5 个常用的 BLAST,每一个都附有简短的介绍。

第三部分 Specialized BLAST 是一些特殊目的的 BLAST,如 IgBLASTSNP 等等,这个时候你就需要在 Specialized BLAST部分做出适当的选择了。


总之, 这是一个导航页面, 它的目的是让你根据自己的比对目的选择相应的 BLAST 途径。

下面以最基本的核酸序列比对来谈一下 BLAST的使用, 期间也会捎带着说一下其他序列比对的方法。


2 点击Basic BLAST部分的nucleotide blast 链接到一个新的页面。打开后如图所示:


介绍一下上述页面:

Enter Query Sequence 部分是让我们输入序列的,你可以直接把序列粘贴进去,也可以上传序列,还可以选择你要比对的序列的范围(留空就代表要比对你要输入的整个序列) Job Title 部分还可以为本次工作命一个名字。


Choose Search Set 部分是让我们选择要与目的序列比对的物种或序列种类(genome DNAmRNA 等等) 。如果是人或老鼠的话,就可以直接选择了如果是其他物种就要选择“others”了,这时候网页会主动跳出一个下拉对话框和一个输入式对话框,你可以分别选择和输入要跟你的序列比对的序列种类和物种。下面的 Entrez Query 可以对比对结果进行适当的限制。


Program Selection 部分其实是让我们选择本次比对的精确度,种内种间等等。


BLAST 按钮下面有一个“Algorithm parameters ,这是参数设置选项,一般用户使用不到此项,所以它比较隐蔽,点击,原网页下方即可增加了 Algorithm parameters 的内容。大部分战友都用不到更改这里面的选项,我也不多说了,有兴趣的朋友可以自己研究一下。


3依次填写上述网页必须部分,点击 BLAST 按钮后,出现如下界面(只截取其中一部分)



出现的这个结果页面信息含量非常大,如果我们用心观察,还是可以发现其中的一些主要指标的。列举上图也是为了给大家展示一下这些评价标准。其中 Description 部分推荐大家详细看一下,另外说一下“E value 这个指标与其他指标不同,它的数值越小相似程度越高,其他几个(如 Totle score)都是数值越高相似度越高。


在这个图示的表格下方就是具体的相似性的核酸序列了,还配合着各种参数的得分。





    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多