基因组学4）课件.ppt

华东理工大学生物科学专业核心课程 导论：基因组与基因组学 基因组序列中的基因定位 基因组序列中的基因定位 4 C 基因组序列中的基因组织 d 可移动遗传元件的基因组织 复制粘贴型转座中涉及到RNA中间体的称为逆转座，这种类型的转座子称为逆转座子或RNA转座子。RNA转座子是真核生物基因组基因组织的一个特征，分为含长末端重复序列（LTR）和不含长末端重复序列两大超家族。 RNA转座子与逆转座 4 B 基因功能的诠释与初步确定 b 基于实验技术阐明基因功能 分子遗传学的研究内容是根据生物体表型的差异或改变去鉴定相关的基因；而基因组学遇到的挑战是如何从已经到手的基因去揭示其控制 的表型（功能）。基于实验技术阐明基因功能主要有下列两大战略： 模式生物 基因定点敲除 gene knock-out 基因定向导入 gene knock-in loss-of-function gain-of-function 减法战略 加法战略 4 B 基因功能的诠释与初步确定 b 基于实验技术阐明基因功能 基于同源重组的基因敲除 前已述及，生物体的染色体DNA普遍存在着同源重组现象。同源重组的频率首先取决于两条染色体DNA双链的序列同源性程度。事先将靶基因的两段序列（左右同源臂）克隆在载体上，导入靶 细胞即可实现基因敲除。 基于同源重组敲除酵母基因实例 4 B 基因功能的诠释与初步确定 b 基于实验技术阐明基因功能 基于同源重组的基因敲除 对于有性生殖的生物如小鼠，基因敲除的程序有些复杂：第一，需要在胚胎干细胞中进行基因敲除；第二，基因敲除往往只能在两个等位基因中的一个实现，因此需要通过杂合子之间的互交才能获得纯合子 小鼠胚胎干细胞 ES 基因敲除型 ES 基因敲除的嵌合体小鼠 基因敲除型小鼠 基因敲除 注入子宫 相互交配 4 B 基因功能的诠释与初步确定 b 基于实验技术阐明基因功能 基于转座作用的基因灭活 插入灭活 载体 转座元件的在DNA上的转座作用是随机的，因此比较适合于全基因组范围内的基因 灭活 4 B 基因功能的诠释与初步确定 b 基于实验技术阐明基因功能 基于RNA干扰的基因沉默 广泛存在与真核生物中的RNA干扰（RNAi）现象是在上世纪末才被发现的。只需将与靶基因mRNA序列匹配的双链RNA导入细胞，便可被自动裁剪成小干扰RNA，并特异性阻断靶基因的表达，又称基因沉默。 4 B 基因功能的诠释与初步确定 b 基于实验技术阐明基因功能 基于过表达的基因增强 组织特异性强启动子 多拷贝克隆载体 待鉴定基因的过表达是一种加法战略，因导入一个基因而引起的细胞、组织或个体表型上的任何变化理论上均可归结为导入基因 的功能。 4 B 基因功能的诠释与初步确定 b 基于实验技术阐明基因功能 基于过表达的基因增强 原本不含 待查基因 含灭活型 待查基因 原本含有 待查基因 载体 4 B 基因功能的诠释与初步确定 b 基于实验技术阐明基因功能 基于定点突变的基因扰动 对待鉴定基因的序列进行定点若突变，然后将之导入到细胞基因组 中，具有下列两方面的用途： 探测基因的精细结构，确定蛋白质结构与功能的关系 衰减基因的功能，不少基因为所生长必需，不可敲除 4 B 基因功能的诠释与初步确定 b 基于实验技术阐明基因功能 基于定点突变的基因扰动 寡聚核苷酸介导的基因定点突变技术 4 B 基因功能的诠释与初步确定 b 基于实验技术阐明基因功能 基于定点突变的基因扰动 寡聚核苷酸介导的基因定点突变技术 基于定点突变 的基因扰动 PCR介导的基因 定点突变技术 4 B 基因功能的诠释与初步确定 c 酿酒酵母基因组序列的标注 酿酒酵母基因组的信息生物学标注 30% ORF 真正基因 70% ORF 同源比对 BLAST 1996年 16条染色体基因组测序 12067 kb ORF搜寻 设定条件 ≥100密码子 6274 ORF 30% ORF 已知功能同源基因 10% ORF 孤儿家族 未知功能同源基因 30% ORF 非同源基因 EST验证 正在进行 ？ 酿酒酵母基因组中长度≥15 个密码子的ORF多于10万个 4 B 基因功能的诠释与初步确定 c 酿酒酵母基因组序列的标注 酿酒酵母基因组的实验生物学标注 ORF搜寻 设定条件 ≥100密码子 6274 ORF ORF 转座子标记 实验验证 6120 ORF ORF的转座子标记技术 4 B 基因功能的诠释与初步确定 c 酿酒酵母基因组序列的标注 酿酒酵母基因组的实验生物学标注 条形码删除技术 这一技术是基于同源敲除基因程序的改进版。在缺失突变盒中额外安装两段20bp序列相同的序列（分