【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 果蠅的蛋白質(zhì)組研究 ? 人類的蛋白質(zhì)組研究 ? 植物的蛋白質(zhì)組研究 28 生 物 信 息 學(xué) Bioinformatics 一、 生物信息學(xué)的概述 二、 生物信息學(xué)研究?jī)?nèi)容 三、 生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù) 四、 生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)工具與分析軟件 參考書(shū)： 黃韌 薛成等 《 生物信息學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源與利用 》 中山大學(xué)出版社 趙國(guó)屏 等 《 生物信息學(xué) 》 科學(xué)出版社 29 30 概述 ? 生物信息學(xué)（ Bioinformatics）是生物學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)以及應(yīng)用數(shù)學(xué)等學(xué)科相互交叉而形成的一門新興學(xué)科。它通過(guò)對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取、加工、存儲(chǔ)、檢索與分析 ，進(jìn)而達(dá)到揭示這些數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的生物學(xué)意義的目的。 ? 兩個(gè)推動(dòng)力： HGP、生物醫(yī)藥工業(yè) 31 生物信息學(xué)的發(fā)展歷程 生物信息學(xué)自誕生以來(lái)，經(jīng)歷了三個(gè)階段： ? 基因組前期的生物信息學(xué)：主要是序列分析、數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢、計(jì)算機(jī)操作和 PC的應(yīng)用； ? 基因組年代的生物信息學(xué)：主要是基因的尋找、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的比較、網(wǎng)絡(luò)相互界面（ Interface）； ? 后基因組年代的生物信息學(xué)：主要是數(shù)據(jù)的挖掘、表達(dá)、數(shù)據(jù)多樣性的分析、相互交叉數(shù)據(jù)分布的總結(jié)與分析。其研究的內(nèi)容不僅包括基因的查尋和同源性分析；而且進(jìn)一步到基因和基因組的功能分析，即所謂的功能基因組學(xué)研究。 32 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 ? 歐美各國(guó)及日本相繼成立了生物信息中心，如美國(guó)的國(guó)家生物技術(shù)信息中心（ National Center for Biotechnology Informatics， NCBI）、歐洲生物信息學(xué)研究所 (European Bioinformatic Institute， EBI)、日本信息生物學(xué)中心（ Center for Information Biology， CIB）等。 NCBI、 EBI和 CIB相互合作，共同維護(hù)著 GenBank、 EMBL、 DDBJ三大基因序列數(shù)據(jù)庫(kù)。它們每天通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互相交換數(shù)據(jù)，使得三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)能同時(shí)獲得最新數(shù)據(jù)。此外，他們每年召開(kāi)兩個(gè)年會(huì)討論合作事宜。 33 國(guó)內(nèi)的一些科研單位 ? 清華大學(xué)在基因調(diào)控及基因功能分析、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方面、天津大學(xué)物理系和中科院理論物理所在相關(guān)算法方面、中科院生物物理所在基因組大規(guī)模測(cè)序數(shù)據(jù)的組裝和標(biāo)識(shí)方面、北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院物理化學(xué)研究所在蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)方面、華大基因組研究中心（中科院遺傳所人類基因組研究中心）在大規(guī)模測(cè)序數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化流程體系及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)建立方面均已展開(kāi)相關(guān)研究。北京大學(xué)已建立了 EMBL中國(guó)鏡像數(shù)據(jù)庫(kù)，將該數(shù)據(jù)庫(kù)移植到中國(guó)本地，并提供部分的檢索服務(wù) ：//； ：//）；復(fù)旦大學(xué)遺傳學(xué)研究所為克隆新基因而建立的一整套生物信息系統(tǒng)也已初具規(guī)模；中科院上海生化所、生物物理所等單位在結(jié)構(gòu)生物學(xué)和基因預(yù)測(cè)研究方面也有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)。 34 35 二、 研究?jī)?nèi)容 ? 生物信息的收集、存儲(chǔ)和管理 ? 基因組序列信息的提取和分析 序列的注釋和比對(duì)：兩個(gè)序列的比對(duì)： BLAST和 FASTA；多序列比對(duì)： ClustW 序列的拼接 基因區(qū)域的預(yù)測(cè)：外元、啟動(dòng)子、拼接位點(diǎn) 基因的電子克??；拼接 EST序列 非編碼區(qū)分析和 DNA語(yǔ)言的研究 分子進(jìn)化和比較基因組學(xué) ? 功能基因組的相關(guān)信息分析 ? 生物大分子結(jié)構(gòu)模擬和藥物設(shè)計(jì) ? 生物信息分析的技術(shù)和方法 36 ? 一級(jí)序列數(shù)據(jù)庫(kù) ： 來(lái)自序列測(cè)定 核酸 ： Genbank、 EMBL、 DDBJ 蛋白質(zhì) ： SWWIS－ PROT、 PIR ? 生物大分子三維空間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù) ： X晶體衍射和核磁共振 、 PDB、 MMDB ? 基因組數(shù)據(jù)庫(kù) ： 來(lái)自基因組作圖 ? 二級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù) ： 對(duì)一級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)分析、整理、歸納、注釋、構(gòu)建具有特殊生物學(xué)意義和專門用途的數(shù)據(jù)庫(kù) 三、生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù) 37 二級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù) 核酸：免疫遺傳學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù) IMGT、轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫(kù)TransFac、真核啟動(dòng)子數(shù)據(jù)庫(kù) EPD、單核苷酸多態(tài)性數(shù)據(jù)庫(kù) dbSNP、克隆載體數(shù)據(jù)庫(kù) Vector、密碼子使用數(shù)據(jù)庫(kù) CUTG、人鼠特有基因集 UniGene 蛋白質(zhì)： 蛋白質(zhì)功能位點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù) Prosite、蛋白質(zhì)功能位點(diǎn)序列片段數(shù)據(jù)庫(kù) Prints、同源蛋白家族數(shù)據(jù)庫(kù) Pfam和同源蛋白結(jié)構(gòu)域數(shù)據(jù)庫(kù) Blocks、免疫球蛋白數(shù)據(jù)庫(kù) Kabat、酶類數(shù)據(jù)庫(kù) ENZYME、蛋白激酶數(shù)據(jù)庫(kù) PKinase、相互作用蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù) DIP、可別剪接數(shù)據(jù)庫(kù) ASDB等 38 核酸一級(jí)序列數(shù)據(jù)庫(kù) ? Genbank:美國(guó)國(guó)家健康研究院 (National Institurte of Health，簡(jiǎn)稱 NIH) 也于 80年代初委托洛斯阿拉莫斯 (Los Alamos)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建立 GenBank，后移交給國(guó)家生物技術(shù)信息中心 NCBI，隸屬于 NIH下設(shè)的國(guó)家醫(yī)學(xué)圖書(shū)館 (National Liabraty of Medicine，簡(jiǎn)稱 NLM)。 （ ? EMBL:由歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室 (European Molecular Biology Laboratory)于1982年創(chuàng)建的，其名稱也由此而來(lái)，目前由歐洲生物信息學(xué)研究所負(fù)責(zé)管理(EBI)( ? DDBJ:是 DNA Data Base of Japan的簡(jiǎn)稱，創(chuàng)建于 1986年，由日本國(guó)家遺傳學(xué)研究所負(fù)責(zé)管理 （ ? 1988年， EMBL、 GenBank 與 DDBJ共同成立了國(guó)際核酸序列聯(lián)合數(shù)據(jù)庫(kù)中心，建立了合作關(guān)系。根據(jù)協(xié)議，這三個(gè)數(shù)據(jù)中心各自搜集世界各國(guó)有關(guān)實(shí)驗(yàn)室和測(cè)序機(jī)構(gòu)所發(fā)布的序列數(shù)據(jù)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)每天都將新發(fā)現(xiàn)或更新過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，以保證這三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)序列信息的完整性。 39 40 EMBL和 GenBank核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)中各子庫(kù)名稱 EMBL GenBank 英文含義 中文含義 HUM PRI Primate 人類、靈長(zhǎng)類 MAM MAM Other mammalian 其它哺乳動(dòng)物 ROD ROD Rodent 嚙齒類動(dòng)物 VRT VRT Other vertebrate 其它脊椎動(dòng)物 INV INV Invertebrate 無(wú)脊椎動(dòng)物 PLN PLN Plant, fungi, algi