基因组与功能基因组.ppt

基因组与比较基因组学 人类基因组计划 ＤＮＡ的鸟枪法序列分析技术 比较基因组学及功能基因组研究 一、人类基因组计划  美国政府决定于 1990年正式启动HGP，预计用 15 年时间，投入 30 亿美元，完成 HGP。 由国立卫生研究院和能源部共同组成“人类基因组研究所” 逐渐地，HGP 扩展为多国协作计划。参与者包括：英、日、法、德和中国（1993年） 2.人类基因组计划的进展状况（1）截至 1998 年 10 月，完成 1.8× 108bp，占 计划的 6％。（2）完成一系列模式生物全基因组测定。 这些模式生物全基因组测定的完成有重大理论与现实意义。 （3）DNA 测序技术飞速提高 1998.5.9 J.C. Venter 等宣布，组建商业公司，投入 3 亿美元，3 年内完成。 二000年六月二十六日克林顿宣布 人类基因组草图绘制完成 美国国家人类基因组研究所所长弗朗西斯·柯林斯在介绍情况。 人类基因组草图基本信息 由31.65亿bp组成 含3-3.5万基因 与蛋白质合成有关 的基因占2% 2001 年2月16日人类基因组“精细图”完成(99%) 3.人类基因组计划的科学意义 （1）确定人类基因组中约5万个编码基因的序列及其在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能。 （2）了解转录和剪接调控元件的结构与位置，从整个基因组结构的宏观水平上理解基因转录与转录后调节。 （3）从整体上了解染色体结构，包括各种重复序列以及非转录“框架序列”的大小和组织，了解各种不同序列在形成染色体结构、DNA复制、基因转录及表达调控中的影响与作用。 （4）研究空间结构对基因调节的作用。有些基因的表达调控序列与被调节基因从直线距离上看，似乎相距甚远，但若从整个染色体的空间结构上看则恰恰处于最佳的调节位置，因此，有必要从三维空间的角度来研究真核基因的表达调控规律。 （5）发现与DNA复制、重组等有关的序列。DNA的忠实复制保障了遗传的稳定性，正常的重组提供了变异与进化的分子基础。局部DNA的推迟复制、异常重组等现象则导致疾病或者胚胎不能正常发育，因此，了解与人类DNA正常复制和重组有关的序列及其变化，将对研究人类基因组的遗传与进化提供重要的结构上的依据。 （6）研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，包括遗传性疾病、易感性疾病、放射性疾病甚至感染性疾病引发的分子病理学改变及其进程，为这些疾病的诊断、预防和治疗提供理论依据。 （7）确定人类基因组中转座子、逆转座子和病毒残余序列，研究其周围序列的性质。了解有关病毒基因组侵染人类基因组后的影响，可能指导人类有效地利用病毒载体进行基因治疗。 （8）研究染色体和个体之间的多态性。这些知识可被广泛用于基因诊断、个体识别、亲子鉴定、组织配型、发育进化等许多医疗、司法和人类学的研究。此外，这些遗传信息还有助于研究人类历史进程、人类在地球上的分布与迁移以及人类与其他物种之间的比较。 　4.1 遗传图（连锁图） 　 指基因或DNA标记在染色体上的相对位置与遗传距离。cM（基因或DAN片段在染色体交换过程中分离的频率） cM越大，两者之间距离越远。确定了解各个基因之间的相对距离与方向。　　 　 遗传距离是通过遗传连锁分析获得的，研究中所使用的DNA标志越多，越密集，所得到的遗传连锁图的分辨率就越高。 经典的遗传标记是可被电泳或免疫技术检出的蛋白质标记，如红细胞ABO血型位点标记，白细胞HLA位点标记等。 例如，在ABO血型基因中，位于9号染色体长臂3区4带（9q34）的基因IA，决定抗原A的存在，表现A型血性状。由于ABO血型的广泛存在，所以可用它作遗传标记。 当在某一家庭中，观察到了指甲髌骨综合征与A型血相伴遗传时，认为，这种病的致病基因NP与IA基因相连锁，也位于9q34区段。进一步的观察发现，这个家庭的后代中，有1/10为A型血而无指甲髌骨综合征，这表明基因IA和NP发生了交换，交换率（重组率）为1/10。这时就可说，基因IA和NP相距较近，连锁图上的距离为10厘摩（重组率1％即为1厘摩）。 如果只用已知定位的少数几个基因作遗传标记，由于遗传标记的数目太少，很难绘制完整的连锁图。DNA技术的建立为人类提供了大量新的遗传标记。 多态性：人的DNA序列上平均每几百个碱基会出现一些变异（variation），并按照孟德尔遗传规律由亲代传给子代，从而在不同个体间表现出不同，因而被称为多态性（Polymorphism）。 第二代多态性标记是短的串联重复序列 包括小卫星DNA和微卫星DNA，其多态性主要来自重复序列拷贝数