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近年来,随着人类基因组计划的实施,极大的推动了生物信息学的发展。随之而来 的大量核酸和蛋白质数据的积累及分析这些数据中所蕴涵的生物学意义成为生物学的主要 任务。
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生物信息学中的基因序列分析软件
关键词:人类基因组计划 生物信息学 开放阅读框架
中图分类号:R377;R516
摘 要:近年来,随着人类基因组计划的实施,极大的推动了生物信息学的发展。随之而来
的大量核酸和蛋白质数据的积累及分析这些数据中所蕴涵的生物学意义成为生物学的主要
任务。这样,大量的基因组数据不得不借助生物信息学技术进行自动分析和处理,如利用开
放阅读框架(Open Reading Fram)检测算法自动寻找基因组DNA序列中的基因;对蛋白质、
核苷酸数据库进行类似性检索或同源性检索等
[1]
。相应的,生物信息学各个领域中的软件层
出不穷,已广泛用于基因序列数据的获取、处理、分析和管理,并得到不断的改进和完善。
本文研究观察了一些本地计算机上运行的基因序列处理、分析软件,目的在于帮助生物学研
究者选择最有效的基因序列分析工具。
1.引言
生物信息学各个领域中的软件数目庞大,在EBI 1997 年的分子生物学程序目录中就收
录了 530 多种常用软件。序列比对和数据库搜索软件有BLAST,FASTA,BLITZ等;综合序
列分析软件有VCctor NTI Suite,DNA Tools,Omiga,DNASIS等;与蛋白质分析有关的程序
有AnthePro,AminoXpress,DSSP等,大型分子生物学软件包如GCG。并行算法、遗传算法、
面向对象算法等已被应用到最新的程序中
[2]
。
生物研究者期望通过他们的知识,从文献中得到的信息以及他们的经验来对基因预测的
分析数据进行解释,由此来进行设计和实施实验,并对他们的解释进行确证、改进或反驳。
因此,可以促进实验设计的序列分析软件有明显的优点。在如此众多的生物软件面前,什么
是生物学研究者所期望的、有帮助的、高效率的序列分析软件?一般要求这些软件可以提供
基因的预测、重复序列的鉴定、限制酶分析、引物设计、在线序列比对、质粒作图、结构域
(motif)查找、RNA二级结构预测、克隆策略图谱、三维结构显示等方面的内容;并且要
求软件的算法简洁、效率高和可移植性好
[3]
。目前Web站点可以对基因序列提供计算前的分
析,并且这些站点允许使用者下载到客户机上分析自己的序列。随着酵母基因组序列、鼠基
因组序列和人类基因组序列的完成,会产生诸如模式识别和神经网络等先进的计算方法,并
应用于新的软件中,并对生物医学研究的深入发展发挥巨大的作用。
2.基因注释工具
目前,对于大多数的生物研究者,新基因的鉴定可能是基因序列分析中最重要的一方面。
而完整可靠的基因注释是进行新基因鉴定的前提
[4]
。序列注释是指向特定生物序列的特定位
置的信息,它可能包含一个特征表,一类序列比对,或一类序列的图表。基因组的功能注释
总是处在不断变化之中的,一旦发现某一蛋白质的新功能,那么与之有关的氨基酸、核苷酸
等的所有序列注释必须随之更新。这就对生物信息学数据库提出了新的要求,必须开发和创
建基于全基因组的关系型的数据库管理系统。
迄今还没有一种普遍使用的基因组序列注释工具。美国 Oak Ridge 国家实验室提出了开
发一种名为“Genome Channel ”的基因注释工具的设想,该软件模型可从
Http://compbio.ornl.gov/tools/channel/上获取。另一种正在开发的注释工具是由 Argonne 国家
实验室的 Ross Overbeek 和密西根州大学的 Niels Larsen 合作研制
(Http://wit.mcs.anl.gov/wit.html)
3.综合性基因序列分析软件
该类综合性软件要求可以对核酸蛋白分子进行限制酶分析、结构域查找等多种分析和操
作,生成重组分子策略和实验方法,进行限制酶片段的虚拟电泳,新建输入各种格式的分子
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qq_33717426
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