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生物信息学及其在寄生虫遗传变异和进化分析上的应用 李娟 2009128010 Introduction to Bioinformatics 一、生物信息学的来源 Introduction to Bioinformatics 二、生物信息学的准确概念 生物信息学自诞生以来，大致经历了以下三个阶段: 前基因组时代: 标志性工作包括生物数据库的建立、检索工具的开发以及DNA 和蛋白质序列分析; 基因组时代: 标志性工作包括基因寻找和识别、网络数据库系统的建立和交互界面的开发; 后基因组时代: 标志性工作是大规模基因组分析、蛋白质组分析以及各种数据的比较和整合。 一方面是实验数据即核苷酸和氨基酸序列的获得、处理、贮存以及在互联网的传输、共享。 另一方面是数据的有哪些信誉好的足球投注网站、分析和注解，从而诠释数据中所蕴含的生物学意义。 由此引发生物信息学的研究重点主要体现在基因组学（Genomics）和蛋白组学（Proteomics）两个方面上。 一级数据库 直接来源于实验获得的原始数据，只经过简单的归类、整理和注释。 一级核酸数据库：GenBank数据库、EMBL数据库、 DDBJ数据库 一级蛋白质序列数据库：SWISS-PROT库、PIR库 一级蛋白质结构数据库：PDB库、SCOP库、CATH库 GenBank（美国国家生物技术信息中心，NCBI） 1980s NIH(National Institute of Health) Los Alamos National Lab NCBI(National Center for Biotechnology Information) NLM(National Library of Medicine) / 汇集并注释了所有公开的核酸以及蛋白质序列。 EMBL(欧洲分子生物学实验室，EMBL) 1982 European Molecular Biology Laboratory EBI（European Bioinformatics Institute） http://www.ebi.ac.uk/ DDBJ(日本国家遗传学研究所，NIG) 1984 Databank of Japan NIG(National Institute of Genetics) http://www.ddbj.nig.ac.jp/searches-e.html 二级数据库是在一级数据库、实验数据和理论分析的基础上，针对不同的研究内容和需要，对生物学知识和信息的进一步整理得到的数据库。一级库和二级库间并没有明显的界限。 二级数据库的形式：大多以web界面为基础，以文字信息、表格、图形、图表等方式显示数据库内容； 生物进化分析是生物信息学的一个重要分支，它通过对生物序列的研究推测物种的进化历史。 主要方法包括通过DNA序列，蛋白质序列，蛋白质结构等来构建分子进化树或者种系发生树，或者通过蛋白质结构比较包括刚体结构叠合和多结构特征比较等方法建立结构进化树。 研究主要包括判定直系/旁系同源基因；估计分歧时间；重建祖先序列/性状；发现生物序列上自然选择影响较大的重要位点；确定基因重组的发生位点；识别和疾病关联的突变；确定病原体的分类等。 生物信息学在寄生虫进化分析和遗传变异中的应用主要是借助分子生物学技术开发有效的分子标记或以整个基因组作为研究对像，配合分子进化分析软件来共同完成。 1、寄生虫基因组序列数据的管理 传统的分类方法已经不能完全解决寄生虫种、株的鉴定问题。这就需要生物信息学结合分子生物学技术对数据库中的寄生虫核酸或氨基酸序列信息进行检索、比对分析，通过计算机建立数学模型构建系统发育进化树来解决寄生虫的真实归属问题。 2008年有学者利用RT-PCR和克隆测序技术获得猪囊尾蚴10个分离株的coxI部分基因序列，分别用Clustal X 1.81程序对序列进行比对，然后用PAUP 4.0程序最大简约法(maximum parasimony, MP)和邻接法(neighbor-joining, NJ)绘制种系发育树，并用PUZZLE5.2程序构建最大似然树(maximum likelihood, ML)；同时利用WDANSIST 2.5 程序和DNAstar 5.0中的Megalign程序进行同源性分析。结果表明10个猪囊尾蚴分离株的coxI部分基因序列属于猪带绦虫亚洲基因型；