genblastg和genewise鉴定缺失基因

基于组装好的基因组,例如某一个基因在该基因组中无注释,需检查是否为注释错误,还是该基因本身缺失。

软件:genblastg和genewise

genblastg下载地址:https://github.com/thecgs/genblastG_extension

1.下载目标基因的蛋白序列,以拟南芥CYP711A1基因为例,到官网下载https://www.arabidopsis.org/servlets/TairObject?id=34142&type=locus,保存为CYP711A1.faa

2.基因组序列文件:final_assembly_descending.fa

3. 利用genblastg在基因组序列中查找,找到基因组中CYP711A1基因的候选区域。并整理成bed文件

export PATH=/home/lx_sky6/yt/soft/miniconda3/envs/genblastg/bin/:$PATH
python3 /home/lx_sky6/yt/soft/genblastG_extension-master/run_formatdb_nucl.py final_assembly_descending.fa
python3 /home/lx_sky6/yt/soft/genblastG_extension-master/run_genblastG.py -g final_assembly_descending.fa -i CYP711A1.faa -o out.gff3
###注意,脚本中-c默认为0.8,可自行修改阈值


```{tmp.bed}
Chr7    44465688        44468002
Chr7    44490184        44504841
Chr7    54220158        54222085
Chr7    54225358        54227310

4. 向该区域两端延伸500bp,并利用bedtools提取序列

cat tmp.bed |awk '{print $1"\t"$2-500"\t"$3+500}' >ex500.bed

Chr7    44465188        44468502
Chr7    44489684        44505341
Chr7    54219658        54222585
Chr7    54224858        54227810

bedtools getfasta -fi final_assembly_descending.fa -bed ex500.bed -fo ex500.fa

5. 然后利用拟南芥CYP711A1.faa为参考序列,利用genewise软件简单CYP711A1基因结构。由于genewise每次只能做一条序列,所以将ex500.fa序列分成4份。

seqkit split ex500.fa  -p 4
cd ~/yt/test/genewise/ex500.fa.split
genewise ../CYP711A1.faa  ex500.part_001.fa -both -gff >1.out
genewise ../CYP711A1.faa  ex500.part_002.fa -both -gff >2.out
genewise ../CYP711A1.faa  ex500.part_003.fa -both -gff >3.out
genewise ../CYP711A1.faa  ex500.part_004.fa -both -gff >4.out

6. 剔除内含子,提取蛋白编码序列

Chr7:44465188-44468502  GeneWise        gene    503     2595    544.59  +       .       Chr7:44465188-44468502-genewise-prediction-1
Chr7:44465188-44468502  GeneWise        cds     503     750     0.00    +       0       Chr7:44465188-44468502-genewise-prediction-1
Chr7:44465188-44468502  GeneWise        intron  751     911     0.00    +       .       Chr7:44465188-44468502-genewise-prediction-1
Chr7:44465188-44468502  GeneWise        cds     912     1064    0.00    +       1       Chr7:44465188-44468502-genewise-prediction-1
Chr7:44465188-44468502  GeneWise        intron  1065    1213    0.00    +       .       Chr7:44465188-44468502-genewise-prediction-1
Chr7:44465188-44468502  GeneWise        gene    503     2595    544.59  +       .       ID=CYP711A1;Chr7:44465188-44468502-genewise-prediction-1
Chr7:44465188-44468502  GeneWise        mRNA    503     2595    544.59  +       .       ID=CYP711A1.1;Parent=CYP711A1;Chr7:44465188-44468502-genewise-prediction-1
Chr7:44465188-44468502  GeneWise        exon    503     750     0.00    +       0       Parent=CYP711A1.1;Chr7:44465188-44468502-genewise-prediction-1
Chr7:44465188-44468502  GeneWise        cds     503     750     0.00    +       0       Parent=CYP711A1.1;Chr7:44465188-44468502-genewise-prediction-1
Chr7:44465188-44468502  GeneWise        exon    912     1064    0.00    +       1       Parent=CYP711A1.1;Chr7:44465188-44468502-genewise-prediction-1
Chr7:44465188-44468502  GeneWise        cds     912     1064    0.00    +       1       Parent=CYP711A1.1;Chr7:44465188-44468502-genewise-prediction-1
Chr7:44465188-44468502  GeneWise        exon    1214    1997    0.00    +       1       Parent=CYP711A1.1;Chr7:44465188-44468502-genewise-prediction-1

然后利用gffread提取cds和pep

gffread 1.gff -g ex500.part_001.fa -x cds.fa -y pep.fa

>CYP711A1.1
NETLVRSMAALDWDALTTKSASTAFTMLAILAGVLVYFYAPYWGVRRVPGPPALPILGHLHLIVKYGTSI
FSVLADQYGPVFRFHMGRQPLVIIADPELCREVGIKKFKDFSDRSMPYSISTIAVHANGYPFSREPRRSA
TRSILLSIYQSSFVANLLPTMQAYIESAAENLNIKDEESIDFFTLSHKMTTDIIGKAAFGVNFGLSRCLN
SAALDTSDIQIISEKDASEFIDKHTYATTCLKMDLAGSFSMIVGQILPLFQKPLYHFLRRIPGTMDYKIF
TSHEDLGDRINKIVDSRIQHGDTGSKDFLSLILKATESETENKRFFTRDYVGALAYEHIIGGSTSTAVTL
TCIIYLVAGHPEVQKKLLNEIDAFGPIDKVPTPEDLQNNFPYLDLVVKEGMRYYTLSPITAREAGRDVHI
GGYFIPKGTWVWPALGVLAKDPKHFPDPEAFKPERFDPNGEEEKNRHPYAYIPFGIGPRACLGQKFALQV
LKLSLIHQYRRYVFARDGPIEFQYGVFLTFKTEVKFKVTKRC

和拟南芥序列进行比对

CLUSTAL format alignment by MAFFT L-INS-i (v7.520)


AT2G26170.1     MKTQHQWWEVLD-PFLTQHEALIAFLTFAAVV-IVIYLYRPSWSVCNVPGPTAMPLVGHL
AT2G26170.2     ------------------------------------------------------------
CYP711A1.1      NETLVRSMAALDWDALTTKSASTAFTMLAILAGVLVYFYAPYWGVRRVPGPPALPILGHL
                                                                            

AT2G26170.1     PLMAKYGPDVFSVLAKQYGPIFRFQMGRQPLIIIAEAELCREVGIKKFKDLPNRSIPSPI
AT2G26170.2     -------------------------MGRQPLIIIAEAELCREVGIKKFKDLPNRSIPSPI
CYP711A1.1      HLIVKYGTSIFSVLADQYGPVFRFHMGRQPLVIIADPELCREVGIKKFKDFSDRSMPYSI
                                         ******:***:.*************:.:**:* .*

AT2G26170.1     SASPLHKKGLFFTRDKRWSKMRNTILSLYQPSHLTSLIPTMHSFITSATHNLDSKPRD-I
AT2G26170.2     SASPLHKKGLFFTRDKRWSKMRNTILSLYQPSHLTSLIPTMHSFITSATHNLDSKPRD-I
CYP711A1.1      STIAVHANGYPFSREPRRSATRSILLSIYQSSFVANLLPTMQAYIESAAENLNIKDEESI
                *: .:* :*  *:*: * *  *. :**:**.*.::.*:***:::* **:.**: * .: *

AT2G26170.1     VFSNLFLKLTTDIIGQAAFGVDFGL-----------SGKKPIKDVEVTDFINQHVYSTTQ
AT2G26170.2     VFSNLFLKLTTDIIGQAAFGVDFGL-----------SGKKPIKDVEVTDFINQHVYSTTQ
CYP711A1.1      DFFTLSHKMTTDIIGKAAFGVNFGLSRCLNSAALDTSDIQIISEKDASEFIDKHTYATTC
                 * .*  *:******:*****:***           *. : *.: :.::**::*.*:** 

AT2G26170.1     LKMDLSGSLSIILGLLIPILQEPFRQVLKRIPGTMDWRVEKTNARLSGQLNEIVSKRAKE
AT2G26170.2     LKMDLSGSLSIILGLLIPILQEPFRQVLKRIPGTMDWRVEKTNARLSGQLNEIVSKRAKE
CYP711A1.1      LKMDLAGSFSMIVGQILPLFQKPLYHFLRRIPGTMDYKIFTSHEDLGDRINKIVDSRIQH

CYP711A1.1 基因其实是存在于基因组中,注释漏掉了,因此需要手动添加注释到gff中.

修改为chr上正确的位置

44466106 44466252
44466402 44467185
44467277 44467372
44467469 44467783

Chr7    EVM     gene    44466106        44467783        544.59  +       .       ID=evm.TU.Chr7.3604;Name=EVM%20prediction%20Chr7.3604
Chr7    EVM     mRNA    44466106        44467783        544.59  +       .       ID=evm.model.Chr7.3604;Parent=evm.TU.Chr7.3604;Name=EVM%20prediction%20Chr7.3604
Chr7    EVM     exon    44466106        44466252        0.00    +       1       Parent=evm.model.Chr7.3604;Parent=evm.model.Chr7.3604
Chr7    EVM     cds     44466106        44466252        0.00    +       1       Parent=evm.model.Chr7.3604;Parent=evm.model.Chr7.3604
Chr7    EVM     exon    44466402        44467185        0.00    +       1       Parent=evm.model.Chr7.3604;Parent=evm.model.Chr7.3604
Chr7    EVM     cds     44466402        44467185        0.00    +       1       Parent=evm.model.Chr7.3604;Parent=evm.model.Chr7.3604
Chr7    EVM     exon    44467277        44467372        0.00    +       0       Parent=evm.model.Chr7.3604;Parent=evm.model.Chr7.3604
Chr7    EVM     cds     44467277        44467372        0.00    +       0       Parent=evm.model.Chr7.3604;Parent=evm.model.Chr7.3604
Chr7    EVM     exon    44467469        44467783        0.00    +       0       Parent=evm.model.Chr7.3604;Parent=evm.model.Chr7.3604
Chr7    EVM     cds     44467469        44467783        0.00    +       0       Parent=evm.model.Chr7.3604;Parent=evm.model.Chr7.3604

更新evm.gff

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