基因组学及其相关组学.ppt

第八章  基因组学与蛋白质组学 一、组学简介 （一）组学的概念 “组学”（omics）是指研究细胞、组织或整个生物体内某种分子（DNA、RNA、蛋白质、代谢物或其他分子）的所有组成内容的学科总称。组学研究包括对基因组及基因产物（转录组和蛋白质组）的系统生物学研究，随后必然要上升到细胞机制、分子机制和系统生物学的水平。 （二）各种组学名称及其分类 二、基因组学 狭义：即以基因组结构的解析为主要研究内容，包括基因组图谱（包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱）构建、全序列测定以及相关的新技术等，现在主要被称为结构基因组学（structural genomics）。 广义：基因组学除了结构基因组学的研究内容外，还包括以解析整个基因组所包含的所有基因及其功能为核心研究目标的功能基因组学和以从进化角度来研究比较不同物种基因组差异的比较基因组学。 基因组学的内容 三、人类基因组计划 1.人类基因组计划的提出 1985年5月，美国能源部提出“人类基因组计划”(human genome project,HGP)草案；经过一番讨论后于1986年3月宣布实施这个草案；1986年3月7日，Dulbecco R 在Science上发表了一篇有关开展人类基因组计划的短文，引起了全世界的强烈反响，不仅推动了美国，也推动了全世界的人类基因组计划的发展；1988年2月，国家科学研究委员会的专家成立了“国家人类基因组研究中心”， 1990年10月1日美国国会正式批准的“人类基因组计划”。计划在15年内投入30亿美元以上的资金进行人类基因组的分析，即对人类3?109个核苷酸进行测序。 图谱构建中需要可以鉴别的标记，可用基因和DNA作为标记。 基因标记：控制性状的基因 DNA标记：限制性片段长度多态性（RFLP）、 简单重复序列（STRs）、SNPs 人类基因组遗传图谱的构建 人类的遗传图谱是利用家系分析法，在对8个家系的134个成员的分析中(186个减数分裂)，主要根据5264个STR标记绘制而成的。因为STR在每一百万个碱基中总有几个位点，而且每一个STR具有多个等位基因位点。利用这些家系的资料绘制第1至22号染色体图谱。对于X染色体图谱，还利用了来自另外12个家系，170个成员(105个减数分裂)的资料绘制而成。最后，将5264个标记定位在2335个位点，因为其中有些标记相距很近而作为一个位点，所以位点数小于标记数目。 家蚕基因组计划?构筑新丝绸之路 第一个完整中国人基因组图谱在深圳绘制完成 我国科学家主导的国际团队完成黄瓜基因组测序 中国发布首个海洋生物全基因组序列图谱——牡蛎 世界首张大熊猫基因组序列图谱绘制完成 世界首部藏羚羊基因组序列图谱绘制完成 中国首次绘制完成朱鹮全基因组序列图谱 国际千人基因组计划 “国际千人基因组计划”自2008年启动，在未来的两年内研究人员将会对27个种群的2500个样本进行研究，全部数据都将免费公开。 测序的人群 　“千人基因组计划”测序的人群将包括：尼日利亚伊巴丹区域的约鲁巴人；居住于东京的日本人；居住于北京的中国人；美国犹他州的北欧和西欧人后裔；肯尼亚Webuye的Luhya人和Kinyawa的Maasai人；意大利的Toscani居民；居住于休斯顿的Gujarati印第安人；居住于丹佛的中国人；居住于洛杉矶的墨西哥人后裔；居住于美国西南部的非洲人后裔。 4. HGP对人类的重要意义 （1）HGP对人类疾病基因研究的贡献 亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌和乳腺癌等一大批单基因遗传病致病基因的发现。 （2）HGP对医学的贡献 ??? 基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预。 In The News: 四、蛋白质组学 单个蛋白质研究与蛋白质组 2. 蛋白质组与基因组的比较 蛋白质组具有多样性：一个蛋白质组不是一个基因组的直接产物，细胞内的大部分蛋白质通常都被进行过翻译后修饰。 在测定基因组的DNA序列时不需要考虑时空的影响，而在蛋白质组的研究中，时间和空间的影响都是不可忽略的。 蛋白质彼此间有着直接的影响：每一个蛋白质功能的实现，通常离不开它与其他蛋白质之间的相互作用。 蛋白质组学研究对技术的依赖性和要求远远超过基因组学 3. 蛋白质组学研究的内容和方法 对蛋白质表达模式的研究 即对蛋白质组成的研究，又称为结构蛋白质组学（structural proteomics），可利用双向凝胶电泳、质谱、高性能的X-射线晶体衍射及核磁共振等技术，研究蛋白质的结构、定位、移位以及对蛋白质组组分进行分析鉴定。其中，双向凝胶电泳和质谱技术是当前分离鉴定蛋白质