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文档简介
Est 在人类基因组研究中,有一个区别于“全基因组战略”的“cDNA战略”,既只测定转录的DNA序列,也就是测定基因转录产物mRNA反转录产生的互补DNA-cDNA.cDNA代表了基因中编码蛋白质的序列。EST则是cDNA的一个片段,一般长200-400个核苷酸对。一个全长的cDNA分子可以有许多个EST,但特定的EST有时可以代表某个特定的cDNA分子。两端有重叠的共有序列的EST可以组装成一个叠连群(contig),直到装配成全长的cDNA序列,这样就等于是克隆了一个基因的编码序列。将EST定位在基因组,也可作为基因组作图时的一种标记序列亚细胞定位 亚细胞定位是指某种蛋白或表达产物在细胞内的具体存在部位。如仅在核内存在,还是胞质内存在,还是细胞膜上存在。GFP实际是给你要研究的物质加上标记。使用GFP必须构建融合蛋白载体,并有效表达。这样在荧光显微镜下,如果看到细胞内某一部位存在GFP信号,则说明和GFP融合的蛋白也存在于该部位,这样就达到了确定某物质亚细胞定位的目的。异位表达ectopic expression(异位表达) The occurrence of gene expression in a tissue in which it is normally not expressed. Such ectopic expression can be caused by the juxtaposition of novel enhancer elements to a gene. 自然状态下细胞内大多数基因表达都有组织特异性和诱导表达性,人为操纵外源基因的导入和表达称之为异位表达( ectopic expression) 。功能性外源基因的异位表达势必对细胞造成一定的影响,这种影响可以是多方面的,随基因的功能和细胞类型的不同而不同。QTL定位的作图方法QTL 定位就是采用类似单基因定位的方法将QTL 定位在遗传图谱上, 确定QTL 与遗传标记间的距离( 以重组率表示) 。根据标记数目的不同, 可分为单标记、双标记和多标记几种方法。根据统计分析方法的不同, 可分为方差与均值分析法、回归及相关分析法、矩估计及最大似然法等。根据标记区间数可分为零区间作图、单区间作图和多区间作图。此外, 还有将不同方法结合起来的综合分析方法, 如QTL 复合区间作图( CIM) 多区间作图( MIM) 、多QTL 作图、多性状作图( MTM) 等。 1 区间作图法( interval mapping, IM) Lander 和Botstein( 1989) 等提出, 建立在个体数量性状观测值与双侧标记基因型变量的线性模型的基础上, 利用最大似然法对相邻标记构成的区间内任意一点可能存在的QTL 进行似然比检测, 进而获得其效应的极大似然估计。其遗传假设是, 数量性状遗传变异只受一对基因控制,表型变异受遗传效应( 固定效应) 和剩余误差( 随机效应) 控制, 不存在基因型与环境的互作。区间作图法可以估算QTL 加性和显性效应值。与单标记分析法相比, 区间作图法具有以下特点:能从支撑区间推断QTL 的可能位置;可利用标记连锁图在全染色体组系统地搜索QTL, 如果一条染色体上只有一个QTL, 则QTL 的位置和效应估计趋于渐进无偏; QTL 检测所需的个体数大大减少。但IM也存在不足: QTL 回归效应为固定效应;无法估算基因型与环境间的互作( QE) , 无法检测复杂的遗传效应( 如上位效应等) ; 当相邻QTLs 相距较近时, 由于其作图精度不高, QTLs间相互干扰导致出现Ghost QTL;一次只应用两个标记进行检查, 效率很低。 2 复合区间作图法( composite interval mappig, CIM) CIM是Zeng( 1994) 提出的结合了区间作图和多元回归特点的一种QTL 作图方法。其遗传假定是, 数量性状受多基因控制。该方法中拟合了其他遗传标记, 即在对某一特定标记区间进行检测时, 将与其他QTL 连锁的标记也拟合在模型中以控制背景遗传效应。CIM主要优点是: 由于仍采用QTL 似然图来显示QTL 的可能位置及显著程度, 从而保证了IM作图法的优点; 假如不存在上位性和QTL 与环境互作, QTL 的位置和效应的估计是渐进无偏的; 以所选择的多个标记为条件( 即进行的是区间检测) , 在较大程度上控制了背景遗传效应, 从而提高了作图的精度和效率。存在的不足是: 由于将两侧标记用作区间作图, 对相邻标记区间的QTL 估计会引起偏离; 同IM一样, 将回归效应视为固定效应, 不能分析基因型与环境的互作及复杂的遗传效应( 如上位效应等) ; 当标记密度过大时, 很难选择标记的条件因子。 3 基于混合线性模型的复合区间作图法 朱军( 1998) 提出了用随机效应的预测方法获得基因型效应及基因型与环境互作效应, 然后再用区间作图法或复合区间作图法进行遗传主效应及基因型与环境互作效应的QTL 定位分析。该方法的遗传假定是数量性状受多基因控制, 它将群体均值及QTL 的各项遗传效应看作为固定效应, 而将环境、QTL 与环境、分子标记等效应看作为随机效应。由于MCIM将效应值估计和定位分析相结合, 既可无偏地分析QTL 与环境的互作效应, 又提高了作图的精度和效率。此外该模型可以扩展到分析具有加加、加显、显显上位的各种遗传主效应及其与环境互作效应的QTL。利用这些效应值的估计, 可预测基于QTL 主效应的普通杂种优势和基于QTL 与环境互作效应的互作杂种优势, 因而其具有广阔的应用前景RACEcDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)是一种基于PCR从低丰度的转录本中快速扩增cDNA的5和3末端的有效方法,以其简单、快速、廉价等优势而受到越来越多的重视原位杂交的基本原理原位杂交技术的基本原理是利用核酸分子单链之间有互补的碱基序列,将有放射性或非放射性的外源核酸(即探针)与组织、细胞或染色体上待测DNA或RNA互补配对,结合成专一的核酸杂交分子,经一定的检测手段将待测核酸在组织、细胞或染色体上的位置显示出来。为显示特定的核酸序列必须具备3个重要条件:组织、细胞或染色体的固定、具有能与特定片段互补的核苷酸序列(即探针)、有与探针结合的标记物。图位克隆:图位克隆( map-based cloning ) 又称定位克隆( positonal cloning ) , 1986年首先由剑桥大学Alan Coulson 提出,其基本工作思路为:首先将目的基因精确定位在分子标记连锁图上。利用与目的基因紧密连锁的标记蹄选大片DNA文库( 如Y AC .B AC ) ,并构建含目的基因区域的精细物理图谱,利用该物理图谱采用染色体步行( chromosome walking ) 的方法逐步逼近目的基因。若筛选的标记与目的基因连锁十分紧密或共分离,无需步移就可直接着陆,获得含目的基因的大片段克隆,再将大片段克隆作亚克隆分析或用大片段克隆作探针筛选cDNA文库,从而将目的基因确定于一个较小的DNA片段上,进一步作序列分析和目的基因功能鉴定。 用该方法分离荃因是根据目的基因在染色体上的位置进行的,无需预先知道基因的DNA序列,也无需预先知道其表达产物的有关信息。AFLP分子标记 AFLP分析是Z .abeau等人在1994年发明的,AFLP分析是PCR与RFLP相结合的一种技术。其原理是基因组DNA经过限制性内切酶消化后,产生粘性末端。使用人工合成的短的双链接头,该接头一端具有同样的内切酶识别粘性末端,互补连接后成为DNA模板。接头与接头相邻的酶切片段的几个碱基序列作为PCR反应引物的结合位点。引物由三部分组成:(1) 核心碱基序列,该碱基序列与人工接头互补;( 2 ) 特异性酶切序列;( 3 ) 引物3端选择性碱基。为了达到选择性扩增的目的,专用引物在酶切位点序列的3 端延伸出1 - 1 0个数量不等的碱基,这些延伸的碱基组成是随机的,因此,通过调整引物3 一 端的选择碱荃种类与数目,就可调节AFLP产物的特异性和数量。 AF L P的基本反应程序包括:(1) 模板DNA的制备;( 2 ) 两个不同的限制性内切酶对模板DNA进行酶切;( 3 ) 限制性酶切片段末端连接双链接头;( 4 ) 用与接头限制性酶切位点序列互补的引物对连接产物进行扩增;( 5 )PCR扩增产物再次用选择性引物扩增;( 6 ) 扩增产物的凝胶电泳分析。置换基因:两侧含有其他的同源序列,用于动物基因的定位分离与克隆单体系与缺体系:在小麦的21对染色体中,当其中一对染色体如I A A缺失一条时, 称为单体1 A; 2 A A缺失一条时称为单体2 A , 以此类推, 可有单体3 A - 二; 同样可有单体 I D -7 D 。从 I A到 7 D这 2 1种单体总称为小麦的单体系统。同样, 当一对染色体全缺时, 称为相应的缺体, 由缺体 I A到缺体 7 D这2 1 种缺体总称为小麦的缺体系统。SDS-PAGE与PAGE聚丙烯酰胺凝胶电泳是网状结构,具有分子筛效应,它具有两种形式,一种是非变性聚丙烯酰胺凝胶,蛋白质在电泳中保持完整的状态,蛋白在其中依三种因素分开:蛋白大小,形状和电荷。 而SDS-PAGE仅根据蛋白分子量亚基的不同而分离蛋白。这个技术首先是1967年由shapiro建立,他们发现在样品介质和丙烯酰胺凝胶中加入离子去污剂和强还原剂后,蛋白质亚基的电泳迁移率主要取决于亚基分子量的大小,电荷因素可以忽视。 SDS是阴离子去污剂,作为变性剂和助溶试剂,它能断裂分子内和分子间的氢键,使分子去折叠,破坏蛋白分子的二。三级结构。而强还原剂如巯基乙醇,二硫苏糖醇能使绊胱氨酸残基间的二硫键断裂。在样品和凝胶中加入还原剂和SDS后,分子被解聚成多肽链,解聚后的氨基酸侧链和SDS结合成蛋白- SDS胶束,所带的负电荷大大超过了蛋白原有的电荷量,这样就消除了不同分子间的电荷差异和结构差异。 SDS-PAGE一般采用的是不连续缓冲系统,于连续缓冲系统相比,能够有较高的分辨率。Sorthern 杂交将待检测的DNA样品固定在固相载体上,与标记的核酸探针进行杂交,在与探针有同源序列的固相DNA的位置上显示出杂交信号。通过Southern杂交可以判断被检测的DNA样品中是否有与探针同源的片段以及该片段的长度。同源在遗传学中,同源这一概念主要是指序列同源,表明两个或多个蛋白质或DNA序列具有相同的祖先。同源的序列也很可能有相似的功能。两个序列或者同源,或者不同源,不存在“同源度”这样的概念。序列中同源的部分也被称为保守的(conserved)。简并引物简并引物是指你的引物同时针对多个同源序列,由于序列间存在差异,所以试用简并引物,这种简并引物实际上是多个引物的混合物。转录因子转录因子也称反式作用因子,是指一类能与真核基因启动子中的一段D N A序列 ( 即顺式作用元件)发生特异性结合从而调控基因转录起始频率的DNA结合蛋白。 典型的转录因子一般包括DNA结合域、转录调控域( 转录激活域和转录抑制域) 、寡聚化位点和核定位信号四个功能域,转录因子就是通过这些功能区来实现对基因表达的调控。DNA结合域是指转录因子中能识别基因启动子区域的顺式作用元件并与其特异结合的一段氨基酸序列.酵母双杂交基本原理酵母双杂交系统由Fields和Song等首先在研究真核基因转录调控中建立 i 。典型的真核生长转录因子, 如GAL4、GCN4、等都含有二个不同的结构域: DNA结合结构域(DNA-binding domain)和转录激活结构域(transcription-activating domain)。前者可识别DNA上的特异序列, 并使转录激活结构域定位于所调节的基因的上游, 转录激活结构域可同转录复合体的其他成分作用, 启动它所调节的基因的转录。二个结构域不但可在其连接区适当部位打开, 仍具有各自的功能。而且不同两结构域可重建发挥转录激活作用。酵母双杂交系统利用杂交基因通过激活报道基因的表达探测蛋白蛋白的相互作用。主要有二类载体: a 含DNA -binding domain的载体; b 含DNA-activating domain的载体。上述二类载体在构建融合基因时, 测试蛋白基因与结构域基因必须在阅读框内融合。融合基因在报告株中表达, 其表达产物只有定位于核内才能驱动报告基因的转录。例如GAL4-bd具有核定位序列(nuclear-localization sequence), 而GAL4-ad没有。因此, 在GAL4-ad氨基端或羧基端应克隆来自SV40的T-抗原的一段序列作为核定位的序列。目前研究中常用binding-domain基因有: GAL4(1-147); LexA (E coli转录抑制因子)的DNA-bd编码序列。常用的activating-domain基因有: GAL4(768-881)和疱疹病毒VP16的编码序列等。双杂交系统的另一个重要的元件是报道株。报道株指经改造的、含报道基因(reporter gene)的重组质粒的宿主细胞。最常用的是酵母细胞, 酵母细胞作为报道株的酵母双杂交系统具有许多优点: 1 易于转化、便于回收扩增质粒。2具有可直接进行选择的标记基因和特征性报道基因。3酵母的内源性蛋白不易同来源于哺乳动物的蛋白结合。一般编码一个蛋白的基因融合到明确的转录调控因子的DNA结合结构域(如GAL4-bd, LexA-bd); 另一个基因融合到转录激活结构域(如GAL4-ad, VP16)。激活结构域融合基因转入表达结合结构域融合基因的酵母细胞系中, 蛋白间的作用使得转录因子重建导致相邻的报道基因表达(如lacZ), 从而可分析蛋白间的结合作用。酵母双杂交系统能在体内测定蛋白质的结合作用, 具有高度敏感性。主要是由于:采用高拷贝和强启动子的表达载体使杂合蛋白过量表达。信号测定是在自然平衡浓度条件下进行, 而如免疫共沉淀等物理方法为达到此条件需进行多次洗涤,降低了信号强度。杂交蛋白间稳定度可被激活结构域和结合结构域结合形成转录起始复合物而增强, 后者又与启动子DNA结合, 此三元复合体使其中各组分的结合趋于稳定。通过mRNA产生多种稳定的酶使信号放大。 同时, 酵母表型, X-Gal及HIS3蛋白表达等检测方法均很敏感。 编辑本段结构组成酵母双杂交系统可应用于确定两已知有生理作用的蛋白间的作用位点或结构域。利用此系统已分析和测定了多种重要结构域, 如p85三磷酸肌醇激酶和p110亚单位作用的结构域v, p21cip1蛋白与增殖细胞膜抗原(proliferating-cell nuclear antigen, PCNA) 的结合序列vi等。 此外酵母双杂交系统还应用于阐明蛋白质相互作用的结构域,绘制蛋白质联系图谱,在药物设计等许多方
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