转录组学研究技术及其应用.ppt

转录组学研究技术及其应用 第一页，共31页。 一、转录组简介 1、概念 2、转录组学 3、相关知识 第二页，共31页。 1、概念 遗传学中心法则表明, 遗传信息在精密的调控下通过信使RNA(mRNA)从DNA传递到蛋白质。因此,mRNA 被认为是DNA与蛋白质之间生物信息传递的一个“桥梁”,而所有表达基因的身份以及其转录水平,综合起来被称作转录组(Transcriptome)。转录组是特定组织或细胞在某一发育阶段或功能状态下转录出来的所有RNA的总和,主要包括mRNA和非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)。 第三页，共31页。 2、转录组学 研究生物细胞中转录组的发生和变化规律的科学就称为转录组(transcriptomics)。转录组学（transcriptomics），是一门在整体水平上研究细胞中基因转录的情况及转录调控规律的学科。简而言之，转录组学是从RNA水平研究基因表达的情况。 第四页，共31页。 3、相关知识 （1）四大组学 基因组 转录组 蛋白质组 代谢组 解释人类生老病死奥秘的四大组学 第五页，共31页。 （2）基因组学 基因组学（英文genomics），研究生物基因组和如何利用基因的一门学问。用于概括涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学分支。该学科提供基因组信息以及相关数据系统利用，试图解决生物，医学，和工业领域的重大问题。 第六页，共31页。 1 基因组发展趋势图 第七页，共31页。 （3）蛋白质组学 第八页，共31页。 蛋白质组学（proteome）一词，源于蛋白质（protein）与基因组（genome）两个词的杂合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识，这个概念最早是在1995年提出的。蛋白质组的研究不仅能为生命活动规律提供物质基础，也能为众多种疾病机理的阐明及攻克提供理论根据和解决途径 第九页，共31页。 （4）代谢组学 代谢组学(metabonomics／metabolomics)是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式，是系统生物学的组成部分。其研究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质。先进分析检测技术结合模式识别和专家系统等计算分析方法是代谢组学研究的基本方法。 第十页，共31页。 代谢组学研究进展 第十一页，共31页。 二、主要技术及其原理 1、基因芯片技术(Microarray) 2、基因表达系列分析技术(Serialanalysis of gene expression，SAGE) 3、大规模平行测序技术(Massively parallel signature sequencing，MPSS) 4、RNA测序技术(RNAsequencing，RNA-seq)。 第十二页，共31页。 1、基因芯片技术(Microarray) 在转录组研究中应用最早及最广泛的为基因芯片技术(Microarray)，首先从待检测样品中提取RNA，并利用荧光标记的核苷酸将其反转录成cDNA，经过标记的核苷酸序列可与基因芯片特定位点上的探针杂交，经检测杂交信号而获取细胞基因表达信息。 第十三页，共31页。 基因芯片原理图 第十四页，共31页。 2、基因表达系列分析技术(SAGE) 基因表达系列分析技术 技术是一种基于测序技术、开放式的、快速高效的分析细胞基因表达状态的方法，该技术不需任何基因序列的信息，能够全局性地检测所有基因的表达水平。 第十五页，共31页。 3、大规模平行测序技术( MPSS) MPSS 技术是对SAGE 技术的改进，但其原理都是基于短标签测序(Tag-based sequencing)的方法。MPSS技术可获得更长的短标签，因而精度更高；此外，MPSS 技术特有的微球荧光测序可直接高通量读出序列，简化了测序过程。 第十六页，共31页。 4、RNA测序技术(RNAsequencing，RNA-seq) RNA 测序技术(RNA-seq)新一代高通量基因组测序仪的迅速发展(Solexa，454 GS-FLX，SOLiD，tSMS)不仅给基组领域带来革命性的突破，同时也给转录组检测方法带来重大革新。采用类似SAGE 技术和MPSS 技术的理念，新一代高通量基因组测序仪可以通过测定细胞全部转录产物序列，通过序列比对