基因组研究相关技术.ppt

比较基因组学 比较基因组学：在基因组图谱和测序基础上，对已知的基因和基因组结构进行比较，来了解基因的功能、表达机理和物种进化。 揭示非编码功能序列 发现新基因 发现功能性SNP 阐述物种间的进化史 阐明人类疾病过程的分子机制 种间比较基因组学 全基因组的比较研究 系统发生的进化关系分析 种内比较基因组学 同种群体内基因组存在大量的变异和多态性,正是这种基因组序列的差异构成了不同个体与群体对疾病的易感性和对药物与环境因子不同反应的遗传学基础。 拷贝数多态性 单核苷酸多态性 插入缺失变异 aCGH芯片 aCGH：通过在一张芯片上，用标记不同荧光素的样本同时进行杂交，可检测出样本基因组和对照基因组间DNA拷贝数变化。 用于肿瘤及遗传性疾病全基因组CNV检测，直观地表现出肿瘤及遗传性疾病基因组DNA在这个染色体组的缺失或扩增。 对肿瘤而言缺失部位可能包含抑癌基因，而扩增片段可能存在致癌基因。 技术路线 微卫星检测技术 ?微卫星标记（Microsatellite）也称为短串联重复序列（ Short Tandem Repeats ，STR）或简单重复序列（ Simple Sequence Repeat ，SSR），是广泛分布在真核生物基因组中的简单重复序列。 根据重复单元的构成与分布,微卫星ＤＮＡ序列被分为3种类型： 单一型: ATATATATATATATATATATATAT 　　 复合型: ATATATCACACACACACACAC 　　 间断型: ATATATCA ATATATCA ATATATA 特定位点的微卫星DNA 中间的核心区:含有一个以上称为“重复”的短序列，一般该重复单位的碱基对数目不变，而串联在一起的重复单位数目是随机改变的 外围的侧翼区：位于核心序列的两侧，为保守的特异单拷贝序列，能使微卫星特异地定位于染色体常染色质区的特定部位 SSR标记特点 数量丰富，覆盖整个基因组，揭示的多态性高； 具有多等位基因的特性，提供的信息量高； 以孟德尔方式遗传，呈共显性； 每个位点由设计的引物顺序决定，便于不同的实验室相互交流合作开发引物。 STR/SSR检测 根据微卫星DNA两端序列的保守性，设计一对特异引物，利用PCR技术，扩增每个位点的微卫星DNA序列，以检测、分析微卫星序列多态性。 应用领域 基因定位及构建遗传连锁图谱 个体识别和亲子鉴定 遗传学多态性研究 种质鉴定和品种分类 疾病诊断和治疗中的应用 STR用于基因定位及构建遗传连锁图谱 由于微卫星重复单位数量多，重复单位片段短，且重复程度不一样，同一类微卫星可分布在整个基因组的不同位置上，可将随机PCR标记沿着染色体锚定在已知位置，因而可以用作功能基因定位。由于微卫星标记来源于基因本身的序列，因而通过对微卫星标记的定位，也就相应地定位了其来源基因。 STR用于个体识别和亲子鉴定 STR广泛存在于基因组中,具有高度多态性、杂合性和稳定性。当把几个STR位点联合分析后,可以得到相当高的累积个体识别率和父权排除率。 STR用于遗传学多态性研究 STR标记多位于非编码区,变异一般不影响人体的结构与功能,突变在进化过程中受自然选择压力较小,以近乎稳定的速率传递且不断积累,形成多样性。 通过研究STR多态性,变异速率以及比较序列间差异、人群间差异,分析不同人群间的遗传距离,就可从分子生物学角度揭示人类的起源、迁徙、进化等历史进程。 STR用于种质鉴定和品种分类 由于微卫星座位的复等位性，使它易于鉴别同一物种的不同基因型。 STR在疾病诊断和治疗中的应用 STR STR与遗传病的诊断 STR与肿瘤的诊断 STR用于器官移植 基因组研究相关技术 冯 静 2012.07.16 主要内容 基因组测序技术 宏基因组测序 基因组重测序 捕获基因组测序 比较基因组研究（aCGH芯片） STR/SSR检测技术 大规模基因组测序的几个支撑技术 Sanger双脱氧末端终止法 PCR 技术 DNA 自动测序仪的发展 生物信息学分析软硬件设施 “双脱氧末端终止”的含义 PCR（聚合酶链式反应）原理 反应所需物质：DNA模板、引物、DNA聚合 酶、dNTP、缓冲液 每个循环包括：变性（90℃）、退火（54 ℃）、延伸（72 ℃） Sanger 双脱氧末端终止法测序原理 大规模基因组测序的两种策略 克隆重叠群法（Clone Contig） 全基因组鸟枪法（Whole Genome Shotgun) 鸟枪法测序策略 鸟枪法测序原理 克隆重叠群法(图位法)策略 ………ATGCCGTAGGCCTAGC