单个基因的生物信息学分析(1)-基因结构与功能分析

在生物学分析中，我们经常会针对某个基因进行生物学功能分析，比较常见的包括基因结构预测，功能注释，蛋白质结构域预测（跨膜域，信号肽），同源基因分析，多序列比对，亚细胞定位预测，启动子序列分析，调控靶基因的miRNA预测等。在“单个基因的生物信息学分析”主题中，我们主要使用的是在线网站，几乎不涉及编程等操作，这样会使跟多的同学可以方便学习。

一、针对一个特定的基因序列，首先我们要分析其基因结构。这里我们推荐的是softberry网站的子功能，即FGENESH。

该分析工具的网址如下FGENESH - HMM-based gene structure prediction

进入该网址之后，输入该基因的fasta序列，关于目标基因的fasta序列，fig.1即为所示，我们以小麦中的基因为例分析。

图1

根据fig.2所示，将fasta序列输入进去，选择小麦（triticum aestivum），然后search。

图2

图3展示了分析结果，可以看到我们这个序列比对到了正义链，因为我们用的例子是该基因的转录本，所以只包括黄色的部分，即CDSo序列，这也和我们使用的转录本相吻合。下面的是该基因对应的mRNA序列，同样也是1152bp，最下面的是将该mRNA翻译为蛋白质的序列。

图3

二、如果我们是想分析一段区间内的基因结构，例如几kb，几十kb，而不是针对特定的基因分析，同样也可以使用该网址。这里我们使用的是FGENESH的示例文件。

图4

同样选择好序列和物种，搜索，等待结果。

图5是分析结果，一共鉴定了10个基因，21个外显子，由于篇幅所限，我们只展示了前几个，但是统计的话，正好能对上数目。

图5

图6是紧接上图的具体的序列分析，总共包含10个基因。

图6

三、基于以上分析，我们可以初步得到一段区间内的基因结构分析，也可以进行单个基因的结构分析。完成基因结构分析之后，可以利用ncbi的blast，或者ensemble plant进行功能注释，如果是使用氨基酸序列，选择blastp，如果是基因序列，选择blastn。图7显示的是ensemble plant的blast，查看其在拟南芥中的同源基因。在这里，我比较推荐使用ensemble plant进行blast，因为该网址更简洁，明了。

图7

图8可以看到该基因在拟南芥中的同源基因，具体的生物学注释，就要看自己对这个基因的了解程度了。

图8

以上，就是我们这次对某段未知的基因区间以及某个特定的基因，进行结构分析和功能注释。欢迎各位小伙伴点赞，收藏和留言讨论。