人类基因组学
3.cDNA策略:
由组织细胞中表达mRNA,逆转录合成cDNA片段,称为表达序 列标签(EST),将收获EST定位后,构建的图称为转录图, 是人类基因图雏形。
目前对人类基因组结构的认识
1. 人类基因组DNA全长约3×109bp,相当3600cM。其中仅有
约5%的序列为编码序列(编码蛋白或tRNA、rRNA等)。
1.连锁分析
两个基因如连锁,则重组值<50%,且重组值与遗传距离成正比。 两个基因如非连锁,则重组值=50%,即随机组合。
2.体细胞杂交
人/鼠融合细胞的特点: 融合细胞兼有有双亲细胞染色体,但鼠一方染色体一般全部保留, 而人一方染色体在细胞增殖过程中优先丢失,以至最后仅剩少数几条, 乃至1条人染色体是基因定位的好材料。结合染色体显带和生化分析技术, 可把某些生化性状决定基因定位在保留的一条染色体上。
基因图(gene map)
在序列图基础上,用不同方法测定各个基因所在区域位臵。
基因图测定方法:
1.CpG岛的应用:
大多数持家基因和40%组织特异性基因5’端均存在CpG岛序列。 制备探针进行染色体涂染,间接指示基因位臵分布。
2.计算机识别:
研发计算机GRAIL系统,可识别每个基因区的外显子-内含子 接头区保守序列。
通过单拷贝DNA序列 标定部位(STS)作 路标来确定随机长度 的DNA片断在染色体 上的排列顺序。这些 克隆DNA片断连接起 来,形成重叠克隆群 (Conting),再将 一个个(Conting)相 连成线状,覆盖整个 染色体。
序列图(seguence map)
是通过对基因组DNA进行序列分析而建立的图谱。
2. 人类基因组中约有2-2.5万基因,其中编码蛋白质的外 显子只占基因组DNA的1%,内含子则占24%。不同个体间, 基因编码仅有0.01%的差异。 3.基因在各个染色体上的分布是不均匀的,17、19、22 号染色体基因密度最高,而4、13、18、X、Y染色体基因 密度最低。人类基因组中约20%的区段是没有基因的“沙 漠”。
第二代 短串连复制序列长度多态(STR) 第三代 单核苷酸多态(SNP)
ห้องสมุดไป่ตู้
物理图(physical map)
是确定各种遗传标志之间的物理距离的图谱,以碱基 对的数量表示。
DNA序列标定部位(seguones tagged site, STS) 重叠克隆群(conting) YAC (yeast artificial chromosome) BAC (bacterial artificial chromosome)
后基因组计划 (past-genome project,PGP)
人类基因组多样性计划
人类基因组的多样性(种族多样性、族群多样性、个体特异性)。
功能基因组学(蛋白组学) 研 究 领 域
绘制基因表达图
比较基因组学
各种模式生物基因组序列的比较,生物基因组进化的连续性分析。
环境基因组学
研究与环境因素相关的疾病易感性基因。
3.原位杂交
是核酸分子杂交技术在基因定位中的应 用。用经放射性同位素标记的探针,同 染色体标本载玻片上原位变性的染色体 DNA进行分子杂交,通过放射自显影来检 测与探针杂交结合的染色体同源序列, 依据放射性探针在染色体上的显影位臵 进行基因定位。
荧光原位杂交(FISH)
4.放射杂种
基因克隆
从基因组中把某一基因用一定方法分离出来, 以便进行单一基因精细结构和功能的研究。
2.定位克隆
3.候选克隆
分为 定位候选克隆
功能候选克隆
从系列候选基因克隆中, 鉴定某遗传病决定基因克隆的方法:
⑴特异突变筛选法 ⑵在体外恢复正常表型法 ⑶构建小鼠疾病模型法
两种技术路线:
1.公共序列路线
在物理图基础上,将各个BAC克隆片段切成更短的片段,形 成亚克隆分别进行测序,再将相互重叠的读出序列组装成连 续重叠线。
2.“鸟枪法”测序路线
直接将基因组DNA分割成20kb左右的小片段进行随机测序, 再用超级计算机组装成重叠线。所形成的序列图称celera 序列。…………… ACGTCCGATCGGTTCATGCC TCGGTTCATGCCAATGCCGTCC…………
第三章 人类基因组学
基因组(genome):一个生命体遗传物质的总和。
生殖细胞含1套基因组
体细胞含 2套基因组
1套来自父本生殖细胞 1套来自母本生殖细胞
完整的人类基因组包含: 1-22号常染色体 核基因组 X和Y染色体
线粒体基因组
基因组学 (genomics)
是从基因组整体层次上系统地研究各生物种群基因 组的结构和功能及相互关系的学科。 基因组学研究内容的三个基本方面: 结构基因组学 (structural genomics) 功能基因组学 (functional genomics) 比较基因组学 (comparative genomics) 由此又派生出其他研究分支。
人类基因组计划
( human genome project, HGP)
HGP的科学目标:
测定组成人类基因组的全部DNA序列, 从而为阐明人类所有基因结构与功能、 解码人类生命奥秘奠基。
HGP的技术成果:
主要体现在对人类基因组整体结构的
认识,即人类基因组遗传图、物理图、 序列图的完成,奠定了人类结构基因 组学基础。而人类基因图的完成,仍 有大量工作要做。
遗传图(genetic map)
又称连锁图(linkage map),是将每条染色 体上的基因或遗传标记的相对位臵经连锁分析确 定下来,构成图谱。 连锁图中两个基因间图距以单位厘摩(cM)衡量。 1厘摩(cM)=减数分裂时两个基因间重组值为1%。 人类基因组全长3600 cM。
遗传标记: 第一代
限制片断长度多态(RFLP)
基因克隆的三种策略:
功能克隆(functional clonins) 定位克隆(positional clonins) 候选克隆(cardidate clonins)
1.功能克隆
⑴根据目的遗传性状的特征,分析决定基因的功能, 推测有关蛋白质。 ⑵分析纯化这一蛋白质,并测出部分氨基酸顺序。 ⑶根据遗传密码推测可能的mRNA序列。 ⑷设计相应的寡核苷病基因组学
分离重要疾病的致病基因与相关基因并确定其致病机制。
药物基因组学
研究药物多态性
生物信息学
应用数学与计算机科学检索、获取生物学数据并加工、存储、分析。
基因定位与克隆 (gene mapping and cloning )
基因定位:
用一定方法,将各个基因确定到染色体的实际位臵。
主要方法 连锁分析(linkage analysis) 体细胞杂交(somatic cell hybridization) 原位杂交(hybridization in situ) 放射杂种(radiation hybrid) 计算机识别(computer identify)