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科研思路串烧:如何了解一个基因?

已有 7821 次阅读 2018-11-28 11:00 |系统分类:科研笔记| 基因, 功能, 转录组

编者按  :当我们拿到一个或者多个候选基因,在开始利用生化、细胞学、遗传学等实验手段研究基因功能之前,我们需要先了解下这个基因的基本信息,如基因结构和功能注释信息,蛋白结构域和二级三级结构信息、特殊结构域(如跨膜域和信号肽)、同源基因和基因家族情况、亚细胞定位、启动子顺式调控元件情况、基因表达模式等。下面我们以一个候选基因Candidate gene 1(Cgene1)为例来了解如何进行基本分析。


Cgene 1的基本功能注释是什么?        


       在了解基因的基本功能之前,我们首先需要对基因序列进行结构预测,获得内含子和外显子等信息,以便用CDS或氨基酸序列,与NCBI等功能数据库进行Blast获得基因的功能注释。功能注释有助于我们了解这个基因的基本功能。Cgene 1的功能注释为auxin response factor,ARF。



       

Cgene 1有无特殊蛋白结构域?              


分析结果显示,Cgene1属于同源超基因家族DNA-binding pseudobarrel domain superfamily,包含B3 DNA binding domain和Auxin presponse factor两个典型结构域。蛋白的三级结构如下图所示。



03

Cgene 1与同源基因的序列保守性如何?              


       研究中,我们经常比较基因与其他物种(尤其是模式物种)中同源基因的序列保守性。通过本地blast筛选到Cgene 1在拟南芥和水稻中的一些同源基因,通过多序列比对分析蛋白氨基酸序列保守性,尤其可重点关注上面预测到的特殊结构域中各位点的保守情况。


       

       

04

Cgene 1表达模式如何?              


我们都知道基因都存在各自的表达模式,在哪个时期哪个组织中表达往往与其生物学功能有着密切关联。分析结果(下图)显示,Cgene 1在叶片中表达丰度较高。




Cgene 1可能受到上游哪些基因或因素的调控?


             

为了分析基因受到调控的上游基因和因素,我们通常从启动子序列着手分析。我们提取了Cgene 1上游1.5 Kb的启动子序列,分析瞬时表达元件。预测到许多重要Motifs,如光响应元件CATT-motif、光响应瞬时调控元件G-box、赤霉素响应元件GARE-motif等。






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