08基因组与蛋白质组学【荐】.ppt

第八章 基因组学与蛋白质组学 美《科学》评出2010年十大科学突破 下一代基因组学：更快速更廉价的测序技术使人们能够以极大的规模研究古代和现代核糖核酸。以“千人基因组计划”为例，其发现了众多导致我们人类独一无二的基因组变异。 一、基因组学（genomics) 定义 指对所有基因进行基因组作图（包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱），核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一门学科。 基因组学包括三个不同的亚领域： 1.以全基因组测序为目标的结构基因组学。 2.以基因功能鉴定为目标的功能基因组学，又被称为后基因组学。 3.比较基因组学(comparative genomics)涉及比较不同物种的整个基因组，以便深入理解每个基因组的功能和进化关系。 （一）结构基因组学（structural genomics） 定义 是一门通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基因定位的科学。 基因作图的类型（人类基因组计划） 根据使用的标志和手段不同，作图有三种类型，即构建生物体基因组高分辨率的遗传图、物理图、转录图。 1.遗传图 2.物理图 3.转录图 4.序列图 （一） 遗传图谱 1. 定义 又称连锁图谱，指基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离。 通过计算连锁的遗传标记之间的重组频率，确定他们的相对距离。 2.DNA遗传标记 第一代DNA遗传标记：以Southern杂交技术为核心的分子标记 如RFLP（ restriction fragment length polymorphism，限制性片段长度多态性） 在不同物种间同源DNA序列上的限制性内切酶识别位点出现差异, 经适当限制性内切酶切割形成长度不同的片段, 通过分子杂交技术,便能得到DNA的限制性片段长度多态性图谱。 第二代分子标记：以PCR技术为核心的分子标记 如 RAPD AFLP SSLP RAPD（ random amplified polymorphism DNA，随机扩增多态性ＤＮＡ） 用单一引物做随机引物，则单一引物会结合在基因组ＤＮＡ的反向重复序列上，若在其之间的DNA遗传特性发生变化，PCR产物表现其差异性，经电泳分离后，就可检测出被扩增的ＤＮＡ多态性。 AFLP（ amplified fragment length polymorphism，扩增片段长度多态性） 将ＤＮＡ用两种限制性内切酶酶切，然后进行特异性ＰＣＲ扩增，如果ＤＮＡ片段遗传特性发生改变，则酶切片段数目、长短发生变化，其扩增结果可以通过凝胶电泳显示其多态性。 SSLP（simple sequence length polymorphism，简单序列长度多态性） 即微卫星DNA （microsatellite DNA） 重复单位长度为2-6nt 由于重复单位的序列差异和数目变化,可形成丰富的多态性。 第三代分子标记 ：SNP single nucleotide polymorphism，单核苷酸多态性 指基因组DNA序列中由于单个核苷酸的突变而引起的多态性。 简单说即在基因组内特定核苷酸位置上存在两种不同碱基。 （二）物理图谱(physical map) 以已知核苷酸序列的DNA片段(序列标签位点，sequence tagged site，STS)为路标，以碱基对作为基本测量单位(图距)的基因组图. 序列标签位点（sequnce-tagged site,STS) 序列已知、染色体定位明确的单拷贝短DNA序列，长度在100-500bp。 （三）转录图谱（transcription map） 又称cDNA图或表达序列标签图（expressed sequence tag，EST ） 根据转录序列的位置和距离绘制的图谱，它是染色体DNA某一区域内所有可转录序列的分布图. 表达序列标签(expressed sequence tag, EST) 是一组短的cDNA部分序列，由大量随机取出的cDNA克隆一次测序得到的组织或细胞基因组的表达序列标签。 （四）序列图 以某一染色体上所含的全部碱基顺序绘制的图谱. 分子水平的物理图谱，是最高层次的、最详尽的物理图。 二、 比较基因组学（Comparative Genomics） （一）含义 是基于基因组图谱和测序