生物信息本地软件.ppt

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1、第六章 生物信息本地软件,1.DNAMAN,打开DNAMAN，可以看到如下界面：,DNAMAN美国Lynnon Biosoft公司开发的高度集成化的分子生物学应用软件，几乎可完成所有日常核酸和蛋白质序列分析工作，包换多重序列对齐、PCR引物设计、限制性酶切分析、蛋白质分析、质粒绘图等。下载地址http:/使用说明http:/,2.BioEdithttp:/,BioEdit是一个序列编辑器与分析工具软件，功能非常强大，使用十分容易。功能包括：序列编辑、外挂分析程序、RNA分析、寻找特征序列、支持超过20000个序列的多序列文件、基本序列处理功能、质粒图绘制、等.,3.Primer Premier

2、 5.0,Primer Premier是大名鼎鼎的引物设计软件，用来帮助研究人员设计最适合引物的应用软件利用它的高级引物搜索引物数据库巢式引物设计引物编辑和分析等功能可 以设计出有高效扩增能力的理想引物也可以设计出用于扩增长达50kb以上的PCR产物的引物序列，由加拿大的Premier公司开发的专业用于PCR或测 序引物以及杂交探针的设计，评估的软件，和Plasmid Premier2.02一起是该公司推出的最新的软件产品。其主要界面同样也是分为序列编辑窗口（Genetank），引物设计窗口（Primer Design），酶切分析窗口（Restriction Sites）和纹基分析窗口（Mot

3、if）。,“Premier”软件启动界面如下：,4.Oligohttp:/,引物分析著名软件，主要应用于核酸序列引物分析设计软件，同时计算核酸序列的杂交温度（Tm）和理论预测序列二级结构。Oligo使用方法介绍 作为目前最好、最专业的引物设计软件，Oligo的功能很强，在这里我们介绍它的一些主要功能：如：普通引物对的搜索、测序引物的设计、杂交探针的设计以 及评估引物对质量等等。在正式进行引物设计前，我们首先面临的一个任务就是向Oligo程序导入模板序列，根据不同的实验情况,oligo应用简介,5.DNAssisthttp:/=203498,10.7M。非常好用而且有名的DNA分析共享软件，含有

4、部分蛋白序列分析功能。可以全功能使用90天。90天后仍然能够全功能使用，只是启动延时。注册费200美元。,6.RNAstructure,Version 4.4http:/,输入或载入RNA的一级序列,根据最小自由能原理,依据一定算法,预测出其二级结构图，并将图形输出到窗口，得到漂亮的二级结构图形。是非常出色的一个程序。,7.DNASIS,DNASIS DNASIS for Windows 2.5版是日立软件公司（Hitachi Sofeware Engineering Co.,Ltd.）97年推出的一个功能强大的序列分析软件。包含有大部分分子生物学软件的常用功能，可进行DNA，RNA，蛋白质序

5、列的编辑和分析，甚 至还能进行质粒作图、数据库查询等功能，足可满足一般实验室的要求。,http:/,8.ANTHEPROT,主页/下载地址ftp:/pub/ANTHEPROT/WINDOWS/蛋白序列分析软件包ANTHEPROT，包括了蛋白质研究领域所包括的很多内容，功能非常强大。应用此软件包，使用个人电脑，便能进行各种蛋白序列分析与特性预测,包括：进行蛋白序列二级结构 预测；在蛋白序列中查找符合PROSITES数据库的特征序列；绘制出蛋白序列的所有理化特性曲线；在Internet或本地蛋白序列数据库中查找类似序 列；计算蛋白序列分子量，比重与各蛋白残基百分组成；计算蛋白序列滴定曲线与等电点；

6、选定一个片段后，绘制Helical Wheel图；进行点阵图（Dot Plot）分析；计算信号肽潜在的断裂位点等功能。强烈推荐,所有研究蛋白的人员均应使用。,9.Vector NTI Advance,用于DNA和蛋白序列分析：Vector NTI Advance是目前整合度最高的多功能桌面序列分析软件包。Vector NTI Advance基于业界领先的Vector NTI软件包平台构建，包含了一整套数据分析和管理的工具，通过5个功能模块实现。所有的模块共享一个大信息量的图形化用户界面，使序列分析既简单又直 观。,http:/=10373,10.Discovery Studio gene 1.

7、5下载地址,Discovery Studio Gene（简称DS Gene）是Omiga的替代品。序列编辑、PCR引物设计、网络数据库 搜索、蛋白质分析和其他形形色色的功能只需要简单操作就能完成。同时，可以以交互式的图形方式或者文本方式察看分析结果，而独特的工作目录窗口简化了序列 组织和分析的过程。,http:/,除了独自完成一定的功能外，DS Gene可以同时作为一个客户端界面，成为Accelrys生物信息学完整解决方案的一个组成部分。通过这个界面，研究人员可以储存以及检索DS SeqStore关系数据库里面的数据，运行GCG Wisconsion Package的程序进行数据库搜索和序列分

8、析，以及通过Discovery Studio ProjectKM在整个企业范围内共享数据。,基本功能,数据库搜索：通过BLAST和Entrez，根据序列同源性和参考文献搜索及检索NCBI的网络数据，查询得到的序列以DS Gene格式下载到本地机器上，从而方便进行进一步的分析。独特的网络连接使用户只需要轻轻的点击就可以找到序列摘要和相关序列。多重序列分析：可以采用ClustalW的方法进行多重序列比对。根据化学属性等对序列中字符进行着色或进行序列编辑，随心所欲地创造出可供出版的图像。,酶解图谱分析：可以执行限制性内切酶酶解和蛋白酶解分析。在分析时，用户也可以添加自己的限制性内切酶以及蛋白酶试剂。

9、引物分析：可以设计PCR、序列测定的引物和杂交探针。同时帮助用户检验自己的引物与DS Gene中模板的匹配程度，从而减少试验错误，节约试验时间。motif搜索：寻找核酸和多肽序列中存在的序列motif。用户也可以把自己发现序列motif的数据加入到motif数据库中。,核酸性质分析：以交互的形式建立和察看基于序列的碱基组成、密码子偏向、结构属性和其他分析特性的图表，从而有助于用户发现开放阅读框、启动子和鉴定基因功能。蛋白质序列分析：通过蛋白质分析工具箱对蛋白质性质进行分析，这些性质包括二级结构、疏水性、抗原性和分子柔性。,11.GCG软件包,一、简介GCG 是著名的生物信息分析商业软件包，它是

10、由美国威斯康星的 Genetics Computer Group 开发的，集成了大量的序列分析和数据库搜索程序（10.2 版本中包括 160 多个独立的程序），并可访问各种来源的序列数据。GCG 软件包在生物软件发展历程中具有不可替代的地位，但是由于其中所有程序均只能运行在 UNIX 平台上，加上售价昂贵，因此在应用和普及方面受到一定的限制。但是由于 GCG 软件在生物信息软件领域举足轻重的历史地位，已经成为事实上的工业标准。,GCG 软件包支持 5 种数据库，其中包括两种核酸数据库和 3 种蛋白质数据库。GCG 支持的两种核酸数据库是 GenBank 数据库以及仅由 GenBank 中未收载

11、的序列组成的简化版 EMBL 核酸序列数据库。为了方便进行搜索，这两个数据库被组合成一个复合的核酸数据库，称为 GenEMBLPlus。这个复合数据库包括 GenBank 和 EMBL 核酸序列数据库的表达序列标记（EST)，序列标记位点（STS）以及基因组序列纵览（GSS)条目部分。GCG 支持的 3 种蛋白质数据库是 PIR 数据库、SWISS-PROT 数据库和 SP-TrEMBL 数据库。为了方便进行搜索，SWISS-PROT和 SP-TrEMBL，这两个数据库被结合在一起组成一个复合的蛋白质数据库 SWISS-PROTPlus。,二、GCG软件包的功能简介,1 双序列 比对(1)Ga

12、p 使用 Needleman-wunsch 算法来寻找两条序列的全局最优比对结果。(2)BestFit 使用 Simith-Waterman 算法寻找两条序列的局部最优比对结果。(3)FrameAlign 创建一条蛋白质序列与一条核酸序列三个相位翻译结果之间的局部最优比对结果，比对时通过加人空位保持阅读框架。,(4)Compare/DotPlot 对两条相比对的核酸或蛋白质序列构建点阵图。(5)ProfileMake/ProfileGap 创建一个称为序列谱（profile）的比对位点评分表，定量描述一组序列比对的信息。ProfileGaP 创建一个序列谱和一条序列间的最优比对结果。,2 多重

13、序列比对(1)PileUp 通过“聚类”的渐进式启发算法对多条序列进行比对分析，最高可支持 500 条序列的多重比对，这个工具和 CLUSTALW 类似。(2)Plotsimilarity 图形化显示多序列对比结果中的序列相似性评分过程。,3 数据库参考搜索 Lookup 通过数据库的字段如 Name、Accession、Number、Author、Organism、Keyword、Title、Reference、Feature、Definition、Length 或数据记录日期等数据库条目的注释信息对数据库进行搜索。4.数据库序列搜索(1)BLAST BLAST 数据库相似性搜索工具。即可对

14、本地数据库进行搜索，也可通过远程搜索 NCBI 的数据库。(2)FASTA FASTA数据库相似性搜索工具。使用 Lipman 和 Pearson 提出的FASTA 算法对数据库进行相似性搜索。,(3)TFASTA 在核酸数据库中搜索与蛋白质查询序列相似的序列，进行比对之前它将数据库中序列按 6 种阅读框进行翻译。(4)Framesearch 在一个核酸数据库或列表文件中搜索与一个蛋白质查询序列相似的序列，也可以在一个蛋白质数据库或列表文件中搜索与核酸查询序列相似的序列。对于每个序列比对，程序寻找蛋白质序列与核酸序列各相位翻译结果之间的最优比对，比对时加人空位来保持阅读框。(5)Profile

15、Make/Profilesearch/Profilesegments ProfileMake 创建序列谱定量描述一组序列比对信息。Profilesearch 使用这个序列谱在数据库或文件列表中搜索与创建此序列谱序列相似的序列。Profilesegments 显示数据库记录中和序列谱相似的局部区域。(6)FindPatterns 搜索包含特征模式的序列。,5 编辑和发布(1)Pretty 提供多序列比对结果多种类型的显示方式。(2)Publish 提供单序列或多序列多种类型的显示方式。(3)MaPSort/PlasmidMaP 限制酶切位点分析及质粒绘图程序，可对核酸序列进行环形酶切位点分析。,

16、6 片段拼接 Gelstart/GelEnter/GelMerge/GelAssemble Gelstart 创建一个片段拼接操作项目或对已经存在的操作项目进行初始化。GelEnter 将片段复制或输入到当前操作项目中。GelMerge 寻找片段间的交叠并将它们拼接为连续的序列。GelASSemble 是一个用于显示交叠的编辑器，可用于去掉片段间的冲突。,7 进化分析(1)Distances/Grow Tree 创建一组序列比对结果中两两序列之间的距离矩阵，这一距离用每 100 个残基中替换的核酸或氨基酸的个数表示，同时创建一个系统亲缘树。(2)Paupsearch 为 PAUP（进化系统简约

17、性分析，phylogenetic analysis using pasimony 中树的搜索选项提供一个 GCG 接口。(3)PaupDisplay 为 PAUP 中的树操作、鉴定以及显示选项提供一个 GCG 接口。(4)Diverge 应用多种方法评估两条编码序列每个位点的同义码和不同义码的置换个数。,8 模式识别和基因预测(1)TestCode 根据核酸序列每 3 个碱基组成的非随机性来预测编码区。(2)CodonPreference 根据密码子使用频率以及第三位 GC 出现频率预测蛋白质编码区，内置了多个物种的密码子使用频率。(3)Frames 根据起始和终止密码子的位置，显示核酸序列的

18、 6 个开放阅读框。,(4)FindPatterns 搜索包含特征模式的序列。(5)Motifs 对蛋白质序列进行基于 PROsITE 数据库的基序搜索。(6)Composition 统计核酸或蛋白质序列的组成。(7)CodonFrequency 创建密码子使用频率表，输出的结果可用于包括 CodonPreference 在内的很多 GCG 子程序。,9 输入输出(1)Reformat 格式化各种序列文件，使其能够用于 GCG 程序。(2)Fromstaden 将 Staden 格式的序列文件转换为 GCG 格式。如果文件中存在多个序列，将对每个序列创建一个文件。(3)FromGenBank

19、将 GenBank 中 flatfile 格式的序列文件转换为 GCG 格式。如果文件中存在多个序列，将对每个序列创建一个文件。(4)FromPIR 将 PIR 格式的序列文件转换为 GCG 格式。如果文件中存在多个序列，将对每个序列创建一个文件。,(5)FromFASTA 将 FASTA 格式的序列文件转换为 GCG 格式。如果文件中存在多个序列，将对每个序列创建一个文件。(6)ToPIR 将 GCG 格式的一个或多个序列文件转化为 PIR 格式。(7)ToFASTA 将 GCG 格式的一个或多个序列文件转化为 FASTA 格式。（8）Tostaden 将 GCG 格式的一个或多个序列文件转

20、化为 Staden 格式。,10.作图(1)Map 限制酶切位点分析。在核酸序列上方显示限制酶切位点，在下方显示翻译结果。(2)MapPlot 生成酶切图谱。(3)MapSort 预测核酸被一个或多个限制酶消化后得到的片段大小。(4)Peptidesort 预测被限制酶消化后的核酸序列片段的多肤表达产物。对多肤片段根据相对分子质量、位置以及 HPLC 决定的相关保留时间进行排序，还包括每条肤链以及整个蛋白质组成的概要。,11.引物设计 Prime 为 PCR 选择寡核普酸引物，用于测序和 PCR 扩增实验。12 蛋白质分析(1)Coilscan 在蛋白质序列中定位 coiled coil 段。

21、(2)HTHScan 在蛋白质序列中搜索螺旋一转角一螺旋基序，这种结构域一般是与 DNA 的结合位点，在基因调控中起作用。(3)Isoelectric 预测并绘制蛋白质的滴定曲线。(4)ProfileScan 对蛋白质序列进行 profile 数据库搜索，以检索可能存在的结构域。,(5)PepPlot 使用 Chou-Fasman 法预测二级结构。预测结果组合在一系列预测图中，这些预测图还包括亲水性和疏水性分布曲线。(6)Peptidestructure/Plotstructure 预测蛋白质序列的抗原性、柔性、疏水性以及易溶性等特性曲线。(7)SPScan 在蛋白质序列中搜索分泌信号肽（SP

22、s）。13.RNA 二级结构(l)Mfold/PlotFold 使用 Zuker 的能量最小化方法预测 RNA 分子的最优和次优二级结构。,(2)StemLoop 在序列中搜索发夹结构或反向重复序列。用户可以指定最小的发夹碱基配对片段长度，最小或最大的发夹末端单连区尺寸，以及每个发夹结构中碱基配对片段最小的键数。14 翻译(1)Translate 将核酸序列翻译为蛋白质序列。(2)BackTranslate 将蛋白质序列倒推为核酸序列。,12.EMBOSS主页http:/,EMBOSS软件包下载地址/,文件的输入和输出：可以输入和输出不同文件格式的序列，这些格式包括BSML,GeneBank,

23、GenPept,EMBL,SWISS-Prot,FASTA,FastP,Staden,GCG和IG-Suite等格式，多序列文件格式还包括PHYLIP,NEXUS,NBRF和GCG-MSF格式。色谱文件：可以查看、编辑、比对和分析从自动序列测定仪上得到的色谱文件，支持的格式包括大部分机器产生的ABI,SCF,ALF,CTF和ZTR格式。,13.WONDERFUL生物信息学软件系统该系统是基于生物信息学理论的核酸和蛋白质序列综合分析平台，应用于后基因组时代的基因 与蛋白质功能分析及预测、药物靶的筛选、新基因发布提交、PCR引物设计、寡核苷酸分析、酶切位点分析、蛋白质水解位点分析、核酸基序分析、蛋

24、白质结构域 分析、质粒绘图、开放阅读框搜索、基因预测和识别、蛋白质功能及二级结构预测、双重及多重序列比对、构建系统亲缘树等，是功能基因组学和分子生物学领域必 备软件。本系统同时提供了大量国际上成熟的生物信息学数据库接口，并提供相关中文在线辅助信息，方便国内用户使用。,最新版本功能包括：1、核酸及蛋白质序列全通路转换 a.还包括序列颠换、序列互补b.支持8种常用密码子翻译表 c.嵌入方便实用的核酸和蛋白质转换计算器 d.支持简并的蛋白质逆推到mRNA,2、引物设计a.自动筛选引物 b.手动设计引物 c.寡核苷酸分析 d.Tm值算法采用最新的热力学算法e.支持简并引物设计,3、限制酶切位点分析a.

25、限制酶库管理 b.限制酶特性筛选 c.酶切位点分析 d.环形位点分析 e.质粒绘图,4、核酸基序位点分析a.基序库管理 b.基序筛选 c.基序位点分析,5、蛋白质水解酶切位点分析 a.水解酶库管理 b.水解酶特性筛选 c.水解酶切位点分析,6、蛋白质基序位点分析a.基序库管理 b.基序筛选 c.基序位点分析,7、基因定位及ORF查找a.ORF（开放阅读框）搜索 b.CpG岛搜索 c.测试编码区域非编码区,8、蛋白质特性分析a.包括疏水、亲水、抗原、柔性、跨膜、保守和易溶性分析 b.支持开窗分析，有效过滤掉背景噪音9、蛋白质二级结构预测 GOR-II法预测蛋白质二级结构,10、序列联配a.基于B

26、LAST算法的双序列比对 b.基于动态规划算法的双序列比对 c.基于FASTA算法的双序列比对 d.基于ClustalW算法的多序列比对 e.基于相似组的多序列比对 f.构建系统亲缘树 g.分值矩阵,11、核酸和蛋白质序列统计 12、标准序列格式支持，包括a.GenBank格式b.Fasta格式c.EMBL格式d.SwissProt格式e.本系统特有.wf文件格式,13、序列注释提取 14、药物受体库（包括483个药物靶点的10万余条相关信息）15、内置基因芯片相关靶基因8000余条 16、中文界面的BankIt等在线工具 17、生物信息学网址收藏夹 正式版学术机构用户：人民币2000元，商业机构用户：人民币11000元。,