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生物化学及分子生物学(人卫第九版)-27组学与系统生物学教学文稿


(一)ENCODE是HGP的延续与深入
ENCODE的研究内容与策略
(二)ENCODE已取得重要阶段性成果
人类基因组的大部分序列(80.4%)具有功能; 人类基因组中有399,124个区域具有增强子样特征, 70,292个区域具有启动子样特征; RNA的产生和加工与启动子结合的转录因子活性密切相关; 非编码功能元件富含与疾病相关的SNP,大部分疾病的表型 与转录因子相关。
生物化学及分子生物学(人卫第九版)-27组 学与系统生物学
重点难点
掌握 基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等的概念及其 研究内容
熟悉 系统生物医学、分子医学、精准医学、转化医学等的内涵
了解 糖组学、脂组学的研究内容;系统生物医学在现代医学研究 中的应用
第一节
基因组学
基因组学是阐明整个基因组的结构、结构与功能的关系 以及基因之间相互作用的科学
常用的物理作图方法
➢ 荧光原位杂交图(fluorescent in situ hybridization map,FISH map) ➢ 限制性酶切图(restriction map) ➢ 连续克隆系图(clone contig map)
遗传图谱与物理图谱示意
遗传图谱标示了分子标志间的相对距离,以cM标示 物理图谱标示了分子标志间的绝对距离,以kb表示
NHGRI于2003年9月启动了DNA元件百科全书(ENCyclopedia Of DNA Elements,ENCODE)计划;该计划旨在解析人类基因组中的所有功能性元 件,内容包括编码基因、非编码基因、调控区域、染色体结构维持和调节染色 体复制动力的DNA元件等 。
https:///ENCODE/
(三)MPSS是以序列测定为基础的基因表达谱高通量分析新技术
大规模平行信号测序系统(MPSS) https:///probe/docs/techmpss/
三、转录组测序和单细胞转录组分析是转录组学的核心任务
(一)高通量转录组测序是获得基因表达调控信息的基础 (二)单细胞转录组有助于解析单个细胞行为的分子基础
第二节
ห้องสมุดไป่ตู้转录组学
转录组(transcriptome):指生命单元(通常是一种细胞)所能 转录出来的全部转录本,包括mRNA、 rRNA、tRNA和其它非编 码RNA的总和。 转录组学(transcriptomics):是在整体水平上研究细胞编码 基因(编码RNA和蛋白质)转录情况及转录调控规律的科学。
结构基因组学(structural genomics) 比较基因组学(comparative genomics) 功能基因组学(functional genomics)
一、结构基因组学揭示基因组序列信息
遗传图谱(genetic map) 物理图谱(physical map)
序列图谱(sequence map)
一、转录物学全面分析基因表达谱
大规模基因表达谱(expression profile)分析
Leukemia. 2013;27(4):992-5
二、转录组研究采用整体性分析技术
微阵列(microarray) 基因表达系列分析(serial analysis of gene expression, SAGE) 大规模平行信号测序系统(massively parallel signature sequencing, MPSS)
常用的遗传标志 ➢ 第一代多态性标记:限制性片段长度多态性-RFLP ➢ 第二代多态性标记:可变数目串联重复序列-VNTR ➢ 第三代多态性标记:单核苷酸的多态性-SNP
2.物理作图就是描绘杂交图、限制性酶切图及克隆系图 物理作图(physical mapping)以物理尺度(bp或kb)标示遗传标志 在染色体上的实际位置和它们间的距离,是在遗传作图基础上绘制的更为 详细的基因组图谱。
基因图谱中的序列标签位点(STS)和表达 序列标签(EST)分布示意
(三)通过BAC克隆系、比较基因组学鉴别基因组的相似性和差异性
比较基因组学是在基因组序列的基础上,通过与已知生物基因组的比较, 鉴别基因组的相似性和差异性,一方面可为阐明物种进化关系提供依据, 另一方面可根据基因的同源性预测相关基因的功能。
研究内容
➢ 种间比较基因组学阐明物种间基因组结构的异同 ➢ 种内比较基因组学阐明群体内基因组结构的变异和多态性
三、功能基因组学系统探讨基因的活动规律
➢ 基因组的表达 ➢ 基因组功能注释 ➢ 基因组表达调控网络及机制
EJIFCC. 2008; 19(1): 22–30.
四、ENCODE识别人类基因组所有功能元件
L. Yan et al. PNAS 2003;100:6263-6268
(一)通过遗传作图和物理作图绘制人类基因组草图
1.遗传作图就是绘制连锁图
遗传作图(genetic mapping): 就是确定连锁的遗传标志位点在一条染色体上的排列 顺序及它们之间的相对遗传距离,用厘摩尔根(centi-Morgan,cM)表示,当两个遗 传标记之间的重组值为1%时,图A图或表达图(expression map),是一种以 表达序列标签(expressed sequence tag,EST)为标记,根据转 录顺序的位置和距离绘制的分DNA的5'-或3'-末端序列,每个EST长度一般在300~500bp之间就 可以包含已表达的该基因的信息。
(一)微阵列是大规模基因组表达谱研究的主要技术
微阵列技术的基本步骤
https:///10000533/dna-microarraytechnology/
(二)SAGE在转录物水平研究细胞或组织基因表达模式
基因表达系列分析(SAGE) /findings/index.html
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