基因组与蛋白质组学.ppt

第八章 基因组学与蛋白质组学 美科学评出2010年十大科学突破 l下一代基因组学：更快速更廉价的测序技术 使人们能够以极大的规模研究古代和现代核 糖核酸。以“千人基因组计划”为例，其发现 了众多导致我们人类独一无二的基因组变异 。 一、基因组学（genomics) 定义 指对所有基因进行基因组作图（包括遗传 图谱、物理图谱、转录图谱），核苷酸序列分 析，基因定位和基因功能分析的一门学科。 基因组学包括三个不同的亚领域： l1.以全基因组测序为目标的结构基因组 学。 l2.以基因功能鉴定为目标的功能基因组 学，又被称为后基因组学。 l3.比较基因组学(comparative genomics) 涉及比较不同物种的整个基因组，以便 深入理解每个基因组的功能和进化关系 。 定义 是一门通过基因作图、核苷酸序列分析确定 基因组成、基因定位的科学。 （一）结构基因组学（structural genomics ） 基因作图的类型（人类基因组计划） 根据使用的标志和手段不同，作图 有三种类型，即构建生物体基因组高分 辨率的遗传图、物理图、转录图。 1.遗传图 2.物理图 3.转录图 4.序列图 （一） 遗传图谱 1. 定义 又称连锁图谱，指基因或DNA标志在染色体上 的相对位置与遗传距离。 通过计算连锁的遗传标记之间的重组频率，确 定他们的相对距离。 2.DNA遗传标记 第一代第一代DNADNA遗传标记：遗传标记：以以SouthernSouthern杂交技术杂交技术 为核心的分子标记为核心的分子标记 如RFLP（ restriction fragment length polymorphism，限制性片段长度多态性） 在不同物种间同源DNA序列上的限制性 内切酶识别位点出现差异, 经适当限制性内切 酶切割形成长度不同的片段, 通过分子杂交技 术,便能得到DNA的限制性片段长度多态性图 谱。 l l 第二代分子标记：第二代分子标记：以以PCRPCR技术为核心的技术为核心的 分子标记分子标记 l l 如如 RAPD l AFLP l SSLP RAPD（ random amplified polymorphism DNA， 随机扩增多态性） 用单一引物做随机引物，则单一引物会结 合在基因组的反向重复序列上，若在其之 间的DNA遗传特性发生变化，PCR产物表现其 差异性，经电泳分离后，就可检测出被扩增的 多态性。 AFLP（ amplified fragment length polymorphism，扩增片段长度多态性） 将用两种限制性内切酶酶切，然后 进行特异性扩增，如果片段遗传 特性发生改变，则酶切片段数目、长短发生变 化，其扩增结果可以通过凝胶电泳显示其多态 性。 SSLP（simple sequence length polymorphism，简单序列长度多态性） 即微卫星DNA （microsatellite DNA） 重复单位长度为2-6nt 由于重复单位的序列差异和数目变 化,可形成丰富的多态性。 第三代分子标记 ：SNP single nucleotide polymorphism，单核苷酸多态性 l指基因组DNA序列中由于单个核苷酸的突变而 引起的多态性。 l简单说即在基因组内特定核苷酸位置上存在两种 不同碱基。 （二）物理图谱(physical map) l以已知核苷酸序列的DNA片段(序列标签位 点，sequence tagged site，STS)为路标 ，以碱基对作为基本测量单位(图距)的基因 组图. 序列标签位点（sequnce-tagged site,STS) 序列已知、染色体定位明确的单拷 贝短DNA序列，长度在100-500bp。 （三）转录图谱（transcription map ） l又称cDNA图或表达序列标签图（expressed sequence tag，EST ） l根据转录序列的位置和距离绘制的图谱，它 是染色体DNA某一区域内所有可转录序列的 分布图. 表达序列标签(expressed sequence tag, EST) l是一组短的cDNA部分序列，由大量随 机取出的cDNA克隆一次测序得到的组 织或细胞基因组的表达序列标签。 （四）序列图 l以某一染色体上所含的全部碱基顺序绘制的 图谱. l分子水平的物理图谱，是最高层次的、最详 尽的物理图。 二、 比较基因组学（Comparative Genomics） （一）含义 是基于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、表达机理和物种的进化的学科。 三、 蛋白质组学 （一）蛋白质组（proteome） 指一个基因组表达的全部蛋白质及其存在 方式 （二）功能蛋白质组（Functional proteome ） 在特定时间、特定环境和实验条件下基 因组活跃表达的蛋白质为