基因组学与其他组学的关系.ppt

基因组学与其他组学的关系医学院董天祺基因组学主要是研究生物基因组和如何利用基因的一门综合学问,是涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学分支。近二十多年以来，基于高通量分析的系统生物学（systembiology）研究飞速发展，从最初的基因组学（genomics）已经发展到到当前的多组学时代，围绕核酸、蛋白、代谢物（如糖、脂）、矿物元素（离子）、表型等，迄今已形成了基因组学、转录组学（transcriptomics）、蛋白质组学（proteomics）、代谢组学（metabonomics）、离子组学（ionomics）、生理组学以及表型组学，它们已成为系统生物学研究的重要方向。0102组学（-Omics）基因组学（genomics）genomeproteometranscriptome测序技术（sequencing）基因芯片（DNAmicroarray）二维凝胶电泳（2-DE）和质谱（MS）Theflowofthe“omics”sciences:genomics,proteomics,andmetabolomics转录组学是对细胞（生物体）在某种条件下所有转录产物（即转录组，transcriptome）进行系统研究，即在RNA水平研究基因表达的变化。转录组学的研究需要大规模的基因表达分析技术，应用于转录组学的研究技术有：差异显示（DD）、扩增片段长度多态性cDNA-AFLP）、抑制消减杂交（SSH）、基因表达序列分析（SAGE）、基因芯片（DNAmicroarray），RNA测序（RNA-seq）等技术。其中RNA-seq优点突出，能对转录本进行大规模测序及表达水平的精确定量分析转录组学（transcriptomics）应用于转录组分析的三种技术的比较第一代测序法：sanger测序法英国人FrederickSanger创建了双脱氧链末端合成终止法（chainterminationmethod），简称Sanger法。他发现如果在DNA复制过程中掺入ddNTP，就会产生一系列末端终止的DNA链，并能通过电泳按长度分辨。不同末端终止DNA链的长度是由掺入到新合成链上随机位置的ddNTP决定的。0102RNA-seq（RNA转录组测序）RNA测序又称转录组测序，就是把mRNA，smallRNA和non-codingRNA（ncRNA）全部或者其中一些用高通量测序技术进行测序分析的技术。首先，我们获得细胞总RNA，然后对RNA进行片段化，然后反转录形成cDNA，获得cDNA文库，然后在cDNA片段的两端接上接头，最后用新一代高通量测序依进行测序。第二代测序技术（高通量测序技术）高通量测序技术是对传统测序一次革命性的改变，一次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定，因此在有些文献中称其为下一代测序技术(nextgenerationsequencing)。自2005年以来,以Roche公司的454技术、Illumina公司的Solexa技术和ABI公司的SOLiD技术为标志的新一代测序技术相继诞生。之后HelicosBiosciences公司又推出单分子测序(Singlemoleculesequencing,SMS)技术。0102PrincipleofPyrosequencing基于酶级联反应的分析技术每次向反应体系中加入一种dNTP，相应位置的峰代表该种dNTP的掺入情况，峰高与掺入的核苷酸数量成正比，多余的dNTP和ATP在加入下一种dNTP前就被降解。蛋白质组学（proteomics）蛋白质组学是研究细胞或生物体内的所有蛋白质（即蛋白质组，proteome）的存在及其活动方式的学科，是在蛋白质水平上的后基因组学研究。基因组计划的局限：无法解决“基因精细调控”问题——大规模基因表达检测技术如：微阵列法、DNA芯片无法反映蛋白质的质与量。基因是遗传信息的源头，功能性蛋白是基因功能的执行体，以往人类对于蛋白质的研究只是针对生命活动中某一种或某几种蛋白质，难以形成一种整体观，难以系统透彻地阐释生命活动的基本机制。所以大规模、全方位白质研究势在必行蛋白质组学的研究方法二维凝胶电泳（2-DE）和质谱（MS）技术是