基因组序列的功能解析ppt课件

基因组序列的功能解析1第一节 在基因组中识别基因一、识别候选基因1. 生物信息分析基因的序列特征双链 DNA有 6个 ORFs阅读方式（ 1） 开放阅读框架 (ORF， open reading frame)从起始密码至终止密码2（ 2） ORF的平均长度大肠杆菌： 317 个密码 , 酵母菌： 483个密码 , 人：约 450个密码 . 在原核生物中直接寻找 ORF有效。在真核生物中不能直接寻找 ORF。3在真核生物中不能直接寻找 ORF的原因： 62% 的人类基因被间隔开有内含子， 断裂基因 许多外显子短于 100 个密码，甚至有些少于 50个密码 4（ 3）对 ORF扫描软件的修正1）密码偏爱在某种生物中并不是所有密码都被均等使用。2）外显子 -内含子边界 3）上游调控序列 : CpG 岛 : 4050% 的人类基因和脊椎动物基因中， 5上游的 GC含量高 54）寻找同源序列 到其他模式生物中寻找同源序列。如果模式生物的同源序列已经被鉴定为某个功能基因的话 主要用途是对新序列进行功能分析 . 62. 通过实验技术识别基因检测是否转录 RNA分子 .起始密码上游的数 10个碱基，终止密码下游的上百个碱基 . 包括：7（ 1）核酸杂交实验1） Northern blotting选择性剪接或者多基因家族都能产生多个RNA转录物mRNA 一般都是从一个组织或器官中得到的82） zoo-blot (garden blot）用 Southern blot 把一个物种的DNA片断与相关的其他物种的 编码基因 DNA杂交Probe sample9（ 2） cDNA 测序（ 3） PCR技术从 cDNA文库（ cDNA library）中筛选。1） RT-PCR (reverse transcriptase PCR)2） RACE (rapid amplification of cDNA ends )10RACE11（ 3） 寻找外显子 -内含子边界 .1） mRNA-DNA杂交2）外显子捕获需要特殊的载体12二、确定某个基因的功能1. 生物信息学分析预测基因功能通过生物信息学分析和实验研究 .同源性查询 : 原理： 功能相似的基因具有相似的序列（ 1）序列同源性反映了共同祖先的进化关系直系同源体 （ Orthologous） : 来自不同的物种的同源基因 旁系同源体（ Paraloguos） : 来自同一个生物的同源基因 13（ 2） 同源性分析揭示基因或片断的功能可以分析 DNA序列，但一般需要把DNA转化成 氨基酸序列 进行分析。核酸序列 76% 相同 (偶然事件 ) 氨基酸序列只有 28% 相同！ 1）完整序列比对142）部分序列分析寻找共同拥有的 结构域 （ domain） .如 tudor domain结构域是序列功能的核心。 15（ 3）同源性分析在酵母基因组计划中的应用 30% 是通过同源性分析预测的 酵母基因组含有约 6000 个基因 , 其中 30% 是通过常规的遗传实验确定的 . 162. 用实验确定基因功能（ 1） 通过基因失活分析基因功能将基因突变，观察由此引起的表型变化。1）同源重组失活“Loss of function” 17酵母的删除盒用抗生素抗性基因替换酵母的某一处基因组序列18基因敲除（ knock out）小鼠胚胎干细胞（ ES cells） 注射到小鼠胚胎 嵌合体互相交配 纯合体敲除小鼠 有些基因是至死基因，只能得到杂合体192）非同源重组的基因失活1）转座子标签：把转座序列插入到基因中，使基因失活。 让转座子带上应答元件，在外界的诱导下转座。缺点：不能准确失活一个基因，因为转座是个随机事件。20人工诱导转座：给 Ty1 的上游加上半乳糖诱导的启动子212） RNA干涉（ RNA interference）与目标基因序列互补的短双链 RNA能降解目标基因的 mRNA. 在线虫 1号染色体上， 2769 个预测的基因中的 2500 分别被进行了 RNA干涉22缺点：在哺乳动物中只能对单细胞进行处理，因为 RNA在体内的存在时间有限。 23（ 2） 通过基因超表达分析基因功能 “Gain of function” 243. 未知基因编码的蛋白质功能的精细研究（ 1）定向突变删除或改变基因序列中的一部分Site-directed mutagenesis(体外定点突变 ):删除一段插入一段突变个别碱基 251）寡核苷酸定点突变262）同源重组导入突变基因 两步取代： 第一步 : 用标记基因取代原基因第二步 :用突变基因取代标记基因 失去标记 获得标记 27（ 2）报告基因（ Reporter genes）和免疫组织化学reporter genes 举例确定基因表达的部位和时空特征 .基因 基因产物 方法lacZ -半乳糖苷酶 组织化学 testuidA -葡糖苷酸酶 组织化学 testlux 荧光素酶