通过模式生物基因组之间或模式生物基因组与人类基因组之 间的比较与鉴别，为研究生物进化和分离人类遗传病的候选基 因以及预测新的基因功能提供依据。其中，着重研究生物进化 的领域亦称为进化基因组学 (evolutionary genomics)
1998/12/11 Science
SCIENCE 291 (5507) 2001/2/16
NIH (1987 – 1990)
• 1987年，美国 DOE 和国立卫生研究院 (NIH) 为HGP下拨了启 动经费1.66亿美元
• 1988年，美国在NIH成立了“国家人类基因组研究中心”, 由 Watson 出任第一任主任
• 1990年10月，经国会批准, 美国HGP正式启动，总体计划在15 年内投入至少30亿美元进行人类全基因组分析
• 基因组学研究通常包括: 基因组作图, 基因 组测序, 基因组注释, 基因功能鉴定等
功能基因组学 (functional genomics)
利用结构基因组学研究所得的各种来源的信息，建立与发展 各种技术和实验模型来测定基因及基因组非编码序列的生物学 功能
比较基因组学 (comparative genomics)
26383条人类基因分子功能的分布
SCIENCE 291(5507) 2001/2/16
人类基因组与小鼠 染色体组间的关系
基因和基因组
基因组大小 (bp)
1.4 X 107
1 X 108
1 X 108
3 X 109
基因数量 6,000
12,0001ຫໍສະໝຸດ ,00035,000人和若干模式生物的基因组大小
生物
估计基因组大小 (bp) 估计基因数目
人 (Homo sapiens)
3×109
小鼠 (Mus musculus)
3×109
4×104
黑腹果蝇 (Drosphila melanogaster) 1.8×108
拟南芥 (Arabidopsis thaliana)
1×108
秀丽隐杆线虫 (Caenorhabditis elegans) 9.7×107
平均基因密度(bp)
105 <
1378 4000 5079 2005 1090 1030
(A) Estimates of the composite parameter Neu for a phylogenetically diverse assemblage of species. (B) The relationship between estimated Neu, total gene number, and genome size. Data for prokaryotes are plotted in blue. The log-log regression of Neu versus genome size is highly significant, with an intercept of –1.30 ± 0.40, a slope of –0.55 ± 0.07, and r2 = 0.659, df = 28 . The number of species plotted differs between graphs because genome structure information is not available for all species with Neu estimates.
• 1986年， DOE在新墨西哥州讨论了 HGP 的可行性，随后宣布实 施这一计划
1986年, 诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco (1975年度生理学医学奖) 在 Science发表短文《肿瘤研究的转折点：人 类基因组测序》：如果我们想更多地了解 肿瘤，我们从现在起就必须关注细胞的基 因组。…… 从哪个物种着手努力？如果我 们想理解人类肿瘤，就应该从人类开始。 ……人类肿瘤研究将因对DNA的了解而得 到巨大推动。
DOE (1984 – 1986)
• 1984年, White 和 Mendelsonhn 受美国能源部 (DOE) 委托在Utah
州主持召开一个小型专业会议, 讨论测定人类整个基因组的DNA 序列的意义和前景
• 1985年, Sinsheimer在加州主持DOE会议, 提出测定人类基因组全 序列的动议，形成了DOE的“人类基因组计划 (HGP) ”草案
“ 孤胆英雄 ” Craig Venter
• 社区大学生, 冲浪高手 ……
• 越战救护兵
• UCSD生物学博士
• NIH研究员
• 与Claire Fraser 和Hamilton Smith合作测定 了流感嗜血杆菌基因组 (< 2M)
• 与John White合作建立Celera公司
1998年，世界上最大的测序仪生产商美国PE Biosystems公司，以其刚研制成 功的300台最新毛细管自动测序仪 ABI 3700 和3亿美元资金，成立了Celera Genomics公司，宣称要在 3 年内以“人类全基因组霰弹法测序策略” 测定人类基 因组，并声称要专利 200～400个重要基因，并将所有序列信息保密3个月。Celera 公司已有雇员300多人，购买了号称 “全球第三” 的超大型计算机，号称拥有了 超过全球所有序列组装解读力量总和的实力。就在六国共同宣布HGP工作框架图 构建完成的同一天，Celera公司宣称已组装出了完整的人类遗传密码。Celera公司 此举是对公益性HGP的竞争与挑战
2000年6月26日人类基因组工作草图完成
Science 2001/2/16
Nature 2001/2/15
合成生物学
基因组
• 一个基因组(genome)是指一种生物体中的 整套遗传信息，一般为一个受精卵或一个 体细胞的细胞核中所有DNA分子的总和。 如植物有核基因组、线粒体基因组和叶绿 体基因组。
酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 1.2×107
大肠杆菌 (Escherichia coli)
4.67×106
流感嗜血杆菌 (Haemophilus influenzae) 1.8×106
~ 30000 > 80000
13601 ~ 25000 19099 6034 4288 1749