分子生物學資料庫專論 期末作業

1.請選出一個跟你論文主題相關的基因 (gene X)。

我選擇的是TNNI3 troponin I type 3 (cardiac) [ Homo sapiens (human) ]
TNNI3和許多的心肌疾病相關，像是Cardiomyopathy、Myocardial Infarction、Acute Coronary Syndrome。

2.將 gene X 於 Pubmed 或相關文獻探勘軟體，進行篇數，年代，作者趨勢分析。

從NCBI PubMed搜尋，可以找到關於TNNI3共有99篇的相關文獻。

3.將 gene X 利用 NCBI Gene 入口，獲得相關序列資訊（包括 genomic, reference        

   sequence, peptide sequence)。

4. 利用 gene X 的序列進行 Blastn 或 Blastp，找出至少10條以上，20條以下，不同種 

    (species) 的序列，進行Phylip分析。使用方法為 NJ 與 ML。bootstrap 設定在 n = 250。

使用Blastp分析，選擇10個不同的物種相似的序列，進行親緣分析。

5.將 gene X 於 NCBI GEO profile 中尋找相關的表達資訊， 至少10個以上，20個以下。製

   成 tab txt file。再用 TMeV 畫出聚類分析圖形（至少三種）。

進入GEO profile，輸入搜尋目標基因後可查詢相關文獻、分布圖及其他相關的 Profile data  Profile pathways、Find related data。

再由GEO DataSets 查詢，點選感興趣的GDS集合，進入數據頁面。

6.將上述 5. 所得與 gene X 表達相關基因，利用 STRING 預測交互作用網路，並列出最有興

   趣的GO關係圖形 (CC, MF, BF) 三種。

從結果可以看出，和TNNI3較有相關性有不少，其中只有RCAN3的相關性較低。

7.預測 gene X 的蛋白結構圖。

利用RCSB網頁，搜尋目標蛋白，直接查詢結構是否已解出來。結果證實目標蛋白TNNI3已經被解出來。

8.預測 gene X 的 micorRNA binding site。

進入RNA22主頁後，輸入目標基因TNNI3，查看其cDNA map。

可以點選"Export Predictions as Table"直接查看在那些位置有哪些miRNA結合位。

利用pymol和RSCB製作蛋白結構及影片

1.首先到RSCB的網頁，搜尋自己研究相關的protein- cardiac troponin I (2L1R)。

2.至pymol網站下載pymol軟體並用Pymol畫出蛋白結構。

利用MeD分析microarray data

1.開啟MeD軟體，然後load老師所給的5個gpr檔案。

2. Load microarray data後，會出現矩陣資料標示紅色與綠色。接著進行Normalization：
    Confidence interval=95%使data的基準點相同。

3.比較基因與基因之間的相關性:HCL(Hierarchical Clustering)

    Analysis > Clustering > HCL: Hierarchical Clustering > OK

4.點選HCL Tree，可以看到基因與基因間的相關性。

5.點選某一子範圍的tree來進行獨立分析:

   按子cluster的tree > 右鍵 > Launch new session

6.獨立某個子cluster的session，進行Visualization分析各個基因之間的相關性。

    Visualization > Gene Distance Matrix > genes > OK

7. 在Matrix View中，可以點選各點看基因與基因之間的關聯性。

8.設定要分群的組數。

   Analysis > Clustering > K-means/K-Medians > Cluster Genes > Number of clusters 和      Maximum iterations  > OK

9. 利用密度法(CAST)，依數據相關性自動分群，使用預設參數。

    Analysis > Clustering > CAST 

10.點選cluster的分析結果可以看到數據間的趨勢。

11.進行Normalization讓基因之間的差異性更凸顯，分析的結果在all cluster中可以一起看

     到。

利用VMD軟體分析蛋白質分子及分子動力

1.首先到RSCB網站上搜尋要分析的protein分子，在這邊是搜尋與我研究相關的蛋白
    cardiac Troponin I- 2L1R，並且下載結構的檔案，格式為PDB。

2.將VMD軟體打開，點選File > New Molecular>Browse（選擇上一步下載好的結構檔案）
    > Load。此時軟體會display蛋白的3D結構。

3.更改display的形式，Graphics > Representations > 將drawing method改為
    NewCartoon > Apply。

4.點選Extensions > Modeling > Automatic PSF Builder > Load input files > Guess and
    split chains using current selections > I 'm feeling lucky ，會跑出 2L1R_autopsf.psf的
    file。

5.  點選Extensions > modeling > Add Solvation Box > 打勾Rotate to minimize volume的
     選項 > Box Padding 設定Min: X=5, Y=5, Z=5 ；Max: X=15, Y=15, Z=15 > Solvate 。接
     著會跑出solvate.psf的file。在display的3D圖形中可以看到蛋白分子周圍被水分子包圍形
     成像box的分子模型。

6.點選Extensions > Modeling > Add Ions > Iron placement mode的預先設定是使用

    NaCl做neutralize > Autoionize 。接著會出現ionized.psf的file。

以上步驟就可以完成在蛋白質分子的周圍加上水分子的應用。

利用BioEdit build a tree比較不同物種amino acid sequence的親緣性

先利用Bioedit先編輯與align不同species的sequence，之後再用phylip-3.69去做親緣關係的比對並製出生物樹，可以用來比較不同物種之間的關係。

1.開啟Bioedit的程式，接著匯入範本SEQ1~10的檔案。

2.點選Accessory Application"  >  "ClustalW Multiple Alignment，執行後會將10個不同的

    sequence進行align的比對，並排列出順序。

3.將序列存檔成"phylip"格式的檔案，儲存在exe的資料夾裡面。

 4. 用記事本打開檔案，可以看到序列會依照整理過後的方式排列。下次建tree時可以打開此
     檔案。

5. 在exe的資料夾中選擇seboot的軟體，打開剛剛儲存infile的檔案匯入，操作完會得到一個

     outfile，改成infile-1才可以繼續往下操作。

6. 接著一樣在exe的資料夾中找到protdist的軟體，匯入剛剛改成infile-1的檔案，操作完成後

    一樣會得到一個outfile的檔案，再改成infile-2往下操作。

7.在exe的資料夾中打開neighbor的軟體匯入剛剛infile-2的檔案，操作完後會得到兩個檔

   案:oufile和outtree，把outtree改成intree。

8. 在exe的資料夾中找到consense的軟體匯入intree的檔案，就出現最後的outtree。

9. 打開treeview的軟體匯入剛剛outtree的檔案，tree就完成了!可以比較這十個amino acid      sequence的親緣性。