人类基因组计划教材.ppt

人类基因组计划（HGP） ——432061班 20世纪三大科学计划 人类基因组计划的启动 人类基因组计划是美国科学家于1985年提出的，旨在阐明人类基因组DNA全部30多亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并阐明其在染色体上的位置，从而在整体上破译人类遗传信息。 美国于1990年正式启动HGP，计划在十五年内提供30亿美元的资助，于2005年完成人类基因组全部序列的测定。随后，德国、英国、日本、法国等多个国家相继加入。我国于1993年加入该计划，承担其中1%的任务，即人类3号染色体短臂上约30Mb的测序任务。 人类基因组计划的终极目标——绘制出人类基因“完成图” 人类基因组计划于1990年正式启动。其核心内容是构建DNA序列图，即分析人类基因组DNA分子的基本成分及碱基的排列顺序，绘制成序列图。人的基因组由4种碱基构成，通常缩写为A、T、C和 G，正是这些“字母”决定和影响着我们的肤色、身高，甚至生老病死。 人类基因组计划的四张图 遗传图谱 物理图谱 序列图谱 基因图谱 基因组作图 人类染色体不能直接用来进行测序，故HGP的第一阶段是要将基因组这一巨大的研究对象进行分解，使之成为较易操作的小的结构区域，这个过程简称为作图（mapping）。 根据使用的标志和手段的不同，作图可分为两种类型： 遗传连锁图谱（genetic linkage map） 物理图谱（physical map） 遗传连锁图谱 通过计算连锁的遗传标记之间的重组率确定它们的相对距离，一般用厘摩（cM）即每次减数分裂的重组率为1%来表示。 遗传图谱的建立为基因识别和完成基因定位创造了条件。 意义：6000多个遗传标记已经能够把人的基因组分成6000多个区域，使得连锁分析法可以找到某一致病的或表现型的基因与某一标记邻近（紧密连锁）的证据，这样可把这一基因定位于这一已知区域，再对基因进行分离和研究。 遗传标记的发展 第1代标记：经典的遗传标记，例如ABO血型位点标记，HLA位点标记；限制性片段长度多态性 (RFLP)。此类标记数量较少，多态性信息也较低。 第2代标记：短串联重复序列（STR）又称微卫星（MS）标记。此类标记的染色体分布和信息含量明显优于第1代标记，成为遗传连锁分析极其有用的标记。 第3代标记：SNP遗传标记系统。其意义已超出了遗传作图的范围，而成为研究基因组多样性和识别、定位疾病相关基因的一种手段 。 物理图谱 确定各遗传标记之间的物理距离的图谱，以碱基对的个数来表示，是通过对构成基因组的DNA分子进行测定而绘制的。 绘制物理图谱的目的是把有关基因的遗传信息及其在每条染色体上的相对位置线性而系统地排列出来。 DNA物理图谱是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序，即酶切片段在DNA链上的定位。 DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。 物理图谱包含的意义 一是获得分布于整个基因组的序列标签位点（STS），其定义为染色体定位明确，而且可用PCR扩增的单拷贝序列，使每隔一定距离就有一个标志； 二是在此基础上构建覆盖每条染色体的大片段DNA。 基因组测序 逐个克隆法：对连续克隆系中排定的BAC克隆逐个进行亚克隆测序并进行组装（公共领域测序计划）。 全基因组鸟枪（whole-genome shotgun）法：在一定作图信息基础上，绕过大片段连续克隆系的构建而直接将基因组分解成小片段随机测序，利用超级计算机进行组装（美国Celara公司）。 全自动的测序仪器：MegaBace 基因组数据库 1996年2月，在百慕大会议上，基因组计划国际参与者对规范化数据存取方面达成一致，其中包括必须在24小时内把序列提交到公共数据库中，这就是所谓的“百慕大原则”。 国际三大生物信息中心： 美国国家生物技术信息中心（NCBI） 欧洲生物信息学研究所（EBI） 日本DNA数据库（DDBJ） 人类基因组计划的完成 2000年6月26日，由美国、英国、日本、德国、法国、中国科学家组成的国际人类基因组测序协作组（IHGSC）和Celara公司共同宣布人类基因组草图的完成。 2003年4月，完成人类基因组的测序工作。2004年10月21日，IHGSC在《》杂志上公布了人类基因组的完成图。与2001年发表的工作草图相比，基因组序列的缺口减少了400倍，只有341个。这些缺口大都位于片段复制区域，再拼接的难度很大，需要发展新的方法才能填补这些缺口。 人类基因组计划于1999年启动，2003年4月宣布完成，共耗资约27亿美元。 人类基因组的特征 人类基因组中含有20000-25000个蛋白编码基因，不到线虫和果蝇的两倍； 许多特征在基因组上分布不均一，包括基因、转座子、GC含量