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生物信息学课程设计实验报告典型的生物信息学分析

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2020年4月19日
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水稻瘤矮病

　　发生与危害 水稻瘤矮病于1976年在广东湛江地区发现，局部县市危害严重，近年在两广陆续有此病危害的报告，且有逐年加重的趋势，中国广东茂名地区曾大面积发生危害，近年在福建福州以南的一些县零星发生。
　　症状识别 水稻瘤矮病是由电光叶蝉、黑尾叶蝉和二点黑尾叶蝉传播的一种病毒病。病苗明显矮缩，叶色深绿，叶背和叶鞘长有淡黄绿色近球形小瘤状突起，有时沿叶脉连成长 条，叶尖卷转，个别新叶的一边叶缘灰白坏死，形成2-3个缺刻。病株根细弱，抽穗迟、细小、空粒多。

　　　　　　　　　　　　　　　　水稻瘤矮病感病植株
　　病原及发病条件 为水稻瘤矮病毒 [Rice gall dwarf Virus (RGDV)]。病毒粒体球状，直径65nm，由单一粒体组分和十二个片段的双链RNA组成。此病可由电光叶蝉、二条黑尾叶蝉；二点黑尾叶蝉、黑尾叶蝉和 马来亚黑尾叶蝉以持久性方式传播，也能经过二条黑尾叶蝉的卵传给下一代。国内以电光叶蝉和二点黑尾叶蝉为有效介体。二点黑尾叶蝉亦可经卵传播。
　　防治方法：
　　1)治虫防病，力争将传毒媒介昆虫电光叶蝉、二条黑尾叶蝉；二点黑尾叶蝉、黑尾叶蝉和马来亚黑尾叶蝉消灭在传毒前。杀虫药剂可用25%喹硫磷或40%乐果1000-1500倍稀释液，或菊酯类农药5000倍稀释液喷雾。
　　2)及早毁除病株，或踩入泥土，或集中烧毁，以防止蔓延。
　　3)如插后不久发病，还可立即补苗。
　　4)稻株大胎期用“九二0”纯品50000倍稀释液喷雾，使病株提早抽穗，可减轻为害。
　　5)每亩用10%叶蝉散可湿性粉剂200克；或每亩用25%速灭威可湿性粉剂150克；每亩用50%杀螟松乳油 + 40%稻温净乳油各50毫升均加水50千克喷雾

搜索对应的蛋白质序列

Proparam软件分析蛋白质理化性质
从分析结果可知：RGDV p8 各个氨基酸所占的比重，如上图。分子质量为47422da，氨基酸数目为426，正负电荷残基总数30/30，分子式为C2126H3316O623S15 ，在M-1 cm-1单位在280海里的水里测量的消光系数为48610和48360，脂肪指数为92.68，组氨酸His (H)最少为 0.5%，丝氨酸含量最多Ser (S) 9.9%。

疏水性分析：
氨基酸的疏水性=各种氨基酸的疏水性—甘氨酸的疏水性
疏水性氨基酸在蛋白质的内部，由于其疏水性的像相互作用，在保持蛋白质三级结构的形成和稳定中起着重要的作用。

疏水性分析结果
由图可知在P8蛋白C端位置有一个典型的疏水区域。

Bioedit 分析结果
跨膜区域分析
膜蛋白是一类结构独特的蛋白质，执行着重要的细胞生物学功能。蛋白质序列含有跨膜区，提示她可能作为膜受体起作用，也可能定位在膜上的锚定蛋白或离子通道蛋白。对膜蛋白的跨膜螺旋进行预测是生物信息学的重要应用。

对RGDV P8蛋白使用TMHMM的跨膜区域分析结果1

信号肽预测

从分析结果能够看出，剪切位点分值24，信号肽分值为3，综合剪切位点的分值4
Coil 区分析

卷曲螺旋主要是控制蛋白质寡聚化的元件，含有卷曲结构的蛋白质主要是一些转录因子
经过分析发现，在P8蛋白在三种不同的窗口下尽然没有非常高的置信值，说明没有卷曲重复序列和七肽重复区。

亚细胞定位

1、经过分析可知最终预测的叶绿体转运肽，线粒体导肽，信号肽的其它类型的分值分别为0.178、0.066，0.148,0.660。信号的定位可能是她们中的最高值。
2、“Loc”表示上面分值所预测的可能定位，C表示定位于叶绿体，可能是cTP;M表示定位于线粒体，可能是mTP；S表示分泌通路，即分泌到细胞周质，可能是SP；_表示除前面三处外的其它位置。
3、“RC”是可靠性级别，分为五级。表示输出结果最高值与次高值之间的差异大小,具体五级如下：1. Diff>0.800;2. 0.800>diff>0.600;3.0.600>diff>0.400;4.0.400>diff>0.200;0.200>diff.
4.TPlen的预测剪切位点的序列长度。
有结果可知目的蛋白P8的分泌途径为_型，定位在其它细胞器，预测剪切位点序列为0个氨基酸。

结构域的分析及motif的搜索
常见的结构域的5种类型：全平行结构域、反平型结构域、α＋β结构域、α／β结构域及其它结构域类型。
结构域是蛋白质的功能结构和进化单元，结构功能域分析对于蛋白质的结构的分类和预测由重要的作用。

结果解读：
综合上诉结果可知，RGDV p8蛋白的第1~426位之间是个高度保守的结构功能域——Phytoerto_P8，即Phytoerto_P8家族成员共有的典型结构域，该结构功能域由多个植物呼肠孤病毒属外层衣壳蛋白P8序列组成，具有结构分子活性。

Motif 搜索

蛋白质二级结构预测

预测结果如下：
CCHHHHHHHHHHHHHHHHHEEECCCCCEEEEEHCCHHHHHHHHHHHEEHCCCECCCCCCCHHHHHHHHHHHHCCHHHHHHHECCCCCCCCCCCCCCCCCHHHHEECCCCCCCCHHHHHHHHCCCCCCCCCHHHHHHHHHHHHHCCCCCCCCCCCCHHHHHHCCCCCCCHHHHHHCCCCCHHHHCCCEEEECCCEEEEEECCCCCCCCCCEEEECCCCHHEEEECCEEEEEECCCCCEEEEEEEEEEECCCCCEEEEEECCCCCCCCCCCCCEEEEECCCCEEEEEEEECCCCEEEEEECCEEEEECCCCCEEEEEEEEECCCECCCCCHHHHHHHHHHHHHHCCHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHCCCCCCCCEEEECCHHHHHHHHHHHHHHCCCCCCHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHCCEECCC

其中C表示coil无规则卷曲，H表示heilx（α-螺旋），E表示extended（β—折叠）

蛋白质三级结构预测
同源建模

三级结构预结果
对三级结构的全局模式质量分析和局部模式质量分析，分析的结果