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这是一个神奇的网站:UCSC Genome Brower

小张 小张聊科研 2021-02-21

有朋友在后台留言让介绍下UCSC Genome Browser其实小张很早就想介绍了,无奈这个数据功能太强大,就像NCBI一样,收录的信息太多了,不是一两次能说清楚的,大家用NCBI用的最多的还是pubmed、Blast等少数几个功能,


其他大部分工具用的还是比较少,比如GEO:



而UCSC就是一个类似于NCBI的航母,收录的各种各样的战斗装备:


今天我们挑UCSC Genome Browser拿出来讲,顾名思义,基因组浏览器,是根据基因组的位置、基因ID等信息进行浏览。我们从UCSC主页面(http://genome.ucsc.edu/)进去后,点击Genome Brower就可以了:


在打开的页面中,我们看到显示窗口是我们看结果的地方,最下面除了Mapping and Sequencing(比对和序列)
外,还有以下几部分功能框

每部分功能框又包括几个数据源,比如在Genes and Gene Predictions中,就包括:GENCODE、RefSeq Genes等20个数据源,每个数据源显示结果可以包括hide、dense、squish、pack和full这五个不同的显示水平,按照前后顺序full是全部显示,hide为隐藏,即越靠下显示结果越多。


每个数据源都可以单击查看说明,比如RefSeq Genes的说明:


下面我们通过一个例子看上面几部分的意思,首先我们检索一条lncRNA malat1:


当然,这里也可以根据染色体位置检索,在检索框直接输入位置:chr11:65,497,762-65,506,469,在窗口中出现malat1的基本信息:


这时我们的功能框只有以下几个数据源设置的不是hide显示模式:

所以在显示窗口中只显示了mRNA和基因的信息。下面我们通过调节功能框查看不同的结果,

Mapping and Sequencing:比对和序列信息,比如GC含量(五个碱基内GC的比例),我们把GC含量调整为full显示,然后单击右上角refresh:


出现的结果:


我们看到红框内新出现的结果,我们知道GC含量是设计引物时一个重要考虑因素。

Genes and Genes Prediction:这里我们把功能框的UCSC Alt Events(显示基因中可变剪接等可以导致产生不同转录本的事件)设置为full显示模式:


比如altPromoter的意思是有多个转录起始位置,cassetteExon意思是在某些转录本中出现的外显子。

Phenotype and literature:表型和文献,我们把OMIM Pheno Loci(孟德尔遗传病和基因位点)设置为full:

刷新后


单击查看其中一条614344,查看疾病信息:


mRNA and EST: 我们把Human mRNAs设置为pack显示,SIB Alt-Splicing(可变剪接方式)设置为full显示:


刷新后的结果:


这个图是不是看着比较眼熟?

Expression: 表达。我们把GNF Atlas 2(通过Affymetrix芯片对79对人组织样本进行的表达检测)设置为full:


刷新:


可以选择组织看具体结果:

Regulation: 表达调控,我们单击ENCODE Regulation,在弹出的界面中选择:Transcription,H3K4Me1,H3K4Me3和H3K27Ac四种,然后提交



跟我们在文章里面看到的就有点像了,我们点击zoom out可以缩小显示:


Comparative Genomics:比较基因组学,比如我们需要看MALAT1在物种中的保守性如何,就可以设置Cons 20 mammals为full 模式:


刷新:

当然 ,也可以选择物种显示:


Variation: 显示SNP以及indel等结构变异,设置Common SNPs(147)为full显示模式:
刷新:


我们可以看到malat1中的snp位点。

Repeats:重复序列。这里我们设置repear Maskers为full模式,


刷新后:



一点补充


基本上几个功能框的说明就到这里了,UCSC Genome Brower作为UCSC众多工具中的一种,我们简要的进行了介绍,从这些介绍中我们发现这个工具功能之强大,简直是包罗万象,不过每部分内容涉及到一些基本概念,需要有些了解。比如最后Repeats重复序列结果中,就有做微卫星序列与疾病相关研究的:

  1. 微卫星不稳定结直肠癌相关肿瘤抗原的筛选、鉴定及其免疫治疗应用的研究

  2. 广西高发肿瘤相关病毒感染和微卫星DNA不稳定性在淋巴瘤发病机制中的相关性及其作用研究

  3. 利用微卫星不稳定性检测抑制DNA突变的研究

  4. CHD6基因拷贝数变异在微卫星稳定性结直肠癌发生中的作用及机制研究

  5. S100A8核移位通过SETD2介导组蛋白甲基化异常增加炎症相关结直肠癌微卫星不稳定性

  6. 微卫星不稳定结直肠癌相关肿瘤抗原的筛选、鉴定及免疫治疗

  7. 模拟人微卫星DNA脱氧寡核苷酸对TLR9活化诱导全身炎症应答的负调控机制

  8. 基于DNA微卫星不稳定探讨从痰论治胃癌机制

下次我们通过案例来说明如何从这个工具出发找思路。



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