常用生物學軟體的安裝與應用(四)—MEGA

在做功能基因組學研究時，經常會用到多序列比對，其主要用於描述一組序列之間的相似性關係，以便對一個基因家族的特徵有一個簡明扼要的了解。前幾期小編推送的兩個分子生物學軟體都可以用於多序列比對，包括SnapGene和DNAMAN。但要說到最強大的多序列比對軟體，MEGA肯定是其中之一。因此本期小編就給大家簡單介紹MEGA的用法，並對這三款軟體的多序列比對功能做一個小結。

https://www.megasoftware.net/

MEGA的全稱為Molecular Evolutionary Genetics Analysis，也就是專門用於分子進化遺傳分析的一款軟體。軟體是完全免費的，目前已更新到MEGA10，在官網就能直接下載安裝。下載時注意選擇軟體版本，包括Window/Mac/Linux三種，並根據電腦選擇32/64位版本下載安裝。網站也提供了詳細的說明文檔，在右上角菜單→【tutorial】→【walk through】目錄下，有關於MEGA的詳細操作說明。

圖片來源：軟體截圖

MEGA10的界面如下，從工具欄我們也可以看到其強大的功能，如序列比對、進化分析、選擇分析等等。

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https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi

MEGA支持的序列格式為FASTA，一般需要我們自己準備序列文件。通常做進化分析時我們會在NCBI中進行BLAST（對NCBI不熟悉的讀者請參考小編之前的推送（NCBI網站的小彩蛋），搜索目的序列在資料庫中的同源序列。這裡以水稻的綠色革命基因SD1為例，先查詢其蛋白序列，粘貼到NCBI-BLAST網站相應位置，選擇資料庫和物種後，點擊BLAST按鈕。

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(1) 考慮到密碼子的簡併性，BLAST通常優先用蛋白序列比對，沒有蛋白序列的情況下再考慮用核酸序列比對，這樣能最大限度減少假陽性；(2) 在比對時應該注意合理選擇資料庫和物種信息，比如核酸序列比對時通常選擇Nucleotide collection資料庫，如果是人類或者小鼠的序列比對則直接選擇相應物種的資料庫，而蛋白序列比對時通常選擇swisspot資料庫；(3) 關於算法參數，一般用默認參數即可，但某些特定情況下需要修改參數，比如你需要比對的序列在生物中非常少見，默認的參數可能沒有結果，這時候可將期望閾值（Expect threshold）調整為100或者1000，可能會得到較多的比對結果。

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2.2 序列下載

BLAST的結果中其實有很多內容，不僅包括具體的序列信息，還包括序列比對的圖形展示和進化樹。這裡先不做進一步介紹，下載序列的方式如下圖所示，選擇FASTA (complete sequence) 。

圖片來源：軟體截圖

打開MEGA，單擊工具欄【ALIGN】→【File】→【Edit/Build Alignment】→【Creat a new Alignment】→【Protein】，在Alignment Explorer窗口直接將上述下載的序列粘貼進來。（注意下圖中的序列全是紅色表示都選中了，如果沒有選中序列可以按【Ctrl+A】）

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單擊菜單【Alignment】→【Alignment by ClustalW】，調整參數（一般用默認參數即可）後點擊【OK】，即可完成序列比對。最後單擊菜單【Data】→【Save Session】→【MEGA Format】，保存序列比對的結果。

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前面提到DNAMAN、SnapGene和MEGA都能做序列比對，各自有其優劣，小編自己總結了3款軟體的優勢和使用習慣，希望能對讀者有所幫助。（1）DNAMAN的優勢在於序列比對的結果圖形化顯示清晰，可直接用於文章圖片中；（2）SnapGene的優勢在於雙鏈顯示序列，而且可結合測序圖顯示，用於測序文件和參考序列的比對時非常方便；（3）MEGA的優勢在於進化分析，可用於成千上萬條序列的比對，並且有相應的Linux版本，在大樣本的分析中有重要的應用。

圖片來源：軟體截圖

常用生物學軟體的安裝與應用（二）

常用生物學軟體的安裝與應用（三）

NCBI網站的小彩蛋

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