第五章基因克隆-5基因芯片

八、基因芯片技术（ 一）基因芯片的基本原理一）基因芯片的基本原理基因芯片基因芯片 (gene chip)又称又称 DNA芯片或芯片或DNA微阵列微阵列 (micro-array)。将大量（通常每平方厘米点阵密度高于 400）探针分子固定于支持物上后与标记的样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。基因芯片的特点：高集成度、高并行处理能力、自动化分析 基因芯片的 4个基本要点DNA方阵构建样品制备杂交检测（二）基因芯片技术的主要应用1在医药领域中的应用疾病诊断和治疗、疾病分类、药物筛选、发病机制、愈后判断、药物筛选和寻找药物靶标等 应用基因芯片研究宫颈癌相关基因表达应用基因芯片研究宫颈癌相关基因表达2基因芯片在农业上的应用 基因芯片广泛用于农作物的优育和优选。Biotechnology provides us many simple and quick vehicles and a cheerful prospect is spread before us. 黄 酮类 化合物 35-氢 氧化 酶 Bioscience has an intimate connection with our daily life.3基因芯片在其它领域中的应用 基因芯片还可用于司法鉴定、食品卫生监督、环境检测、国防和航天等许多领域。生物芯片：用于检测生物大分子的微点。蛋白质、糖、脂等第三节 人类基因组计划一、人类基因组计划的基本含义（一）人类基因组计划的提出1986年，著名生物学家、诺贝尔奖获得者雷纳托 杜尔贝科（ Renato Dulbecco） 在Science杂志上率先提出 “ 人类基因组计划” （ Human Genomic Project， HGP） 1990年 人类基因组计划正式实施2001年 2月 人类基因组初步分析结果发表（二）人类基因组计划的目的阐明人类基因组 30亿个碱基对的 序列，发现所有人类 基因 并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，从而最终弄清楚每种基因制造的 蛋白质 及其作用 。（三）人类基因组计划的意义 1基因诊断和基因治疗 2疾病预防 3 人类学研究锦绣般的中国云南红河哈尼梯田，成为 2002年 4月 5日出版的美国 科学 杂志的封面。这份世界权威学术期刊，以封面文章形式和显著篇幅，登出中国科学家绘出水稻基因组工作框架图的历史性论文。 这是由中国科学家独立完成的一项世界级研究成果。“ 毫无疑问，中国基因组学研究已达到世界水平 ” ， 科学 杂志总编、美国国家科学院院士唐纳德 肯尼迪对新华社记者说。 二、人类基因组计划的组成(一）结构基因组计划测定人类基因组的全部核苷酸序列人类基因组计划的伟大创举 “ 生命天书 ” 的 获取功能基因组学的机遇和挑战 “ 生命天书 ” 的破译（二）功能基因组计划研究人类全部基因的功能 The Challenge We Are Facing after HGP Human genome 30000 genesFunction?Tools for Studying Gene Function Bioinformatics Gene expression profile In vitro mutagenesis Gene transfer Model organisms1. 药物基因组学与个体化治疗Pharmacogenomics & Individualized Therapy 机体摄入药物后，经过吸收、分布、药物与靶细胞作用、生物转化或分解及排出等一系列过程。每一步都受到特定的酶、受体或蛋白质的作用和影响。 一个药物的总的药理作用都是由多基因控制的。 在药物代谢过程中一系列蛋白和酶的基因都会对药物作用产生影响药 物 反 应 的 多 基 因 控 制(Evens and Relling, Science 1999； 286:487) 细胞色素氧化酶 P450(CYP) 是存在于肝细胞内质网和线粒体内的氧化酶。主要对药物及其他代谢物进行氧化修饰。 细胞色素氧化酶 P450种类很多，有的底物可被几种细胞色素氧化酶 P450催化，而有的细胞色素氧化酶 P450可催化几种不同的底物。 细胞色素氧化酶 P450的基因命名为 CYP。强代谢者 (extensive metabolizer, EM)弱代谢者 (poor metabolizer, PM) 降压药异喹胍 (debrisoquine) 催产药司巴丁 (sparteine) 由细胞色素氧化酶 2D6氧化代谢而失活 鉴定 CYP2D6表型常用异喹胍代谢率(MR)法 ,即晚上口服异喹胍后收集 8小时尿样： MR=尿中异喹胍量 /尿中 4-羟基异喹胍量 MR12.6者为 PM,12.6者为 EM强代谢者 (EM)和弱代谢者 (PM) 大部分个体对以上两个药代谢正常 -强代谢者 (extensive metabolizer,EM) EM为显性遗传 -药物代谢正常。 有些个体代谢较弱 -弱代谢者 (poor metabolizer,PM) PM为隐性遗传。对 30余种重要药物有代谢障碍 -药物不良反应增加。CYP2D6基因 人类 CYP2D基因位点定位于22q13.1,由 CYP2D8P,CYP2D7P和 CYP2D6三个基因组成，CYP2D8P和 CYP2D7P都是假基因。仅 CYP2D6可产生蛋白质产物。常见 CYP2D6基因突变分布 不同种族的人 PM频率 民 族 PM频率 (%) 白种人 3 10 中国人 0.7 1.1 日本人 0 2.3 西非人 0 8 非裔美国人 1.9 多种基因的多态性都会影响药物反应。多种基因的多态性都会影响药物反应。 单个核苷酸多态性单个核苷酸多态性 (single nucleotide polymorphism,SNP) 估计全基因组中约有估计全基因组中约有 3 x 10610 x 106 SNP 国外已将国外已将 6万个万个 SNP标志用于临床药物研究标志用于临床药物研究。今后开处方再也不能人人都是：今后开处方再也不能人人都是：一日三次一日三次一次三片一次三片2 蛋白质基因组学蛋白质组学是要从整体上研究蛋白质及其修饰状态，说明在不同状态下的蛋白质组的差异。 HGP 人