第5周-星期三-LectureNotes-营养基因组学及其个性化健康评估

1、lecture notes营养基因组学及其个性化健康评估张咸宁(细胞生物学与医学遗传学系)2014/03一、营养基因组学(nutrigenomics, nutritional genomics)的概念研究食物如何影响个体的遗传信息的表达，以及个体的基因组成是如何代谢 营养物质、生物活性物质并对它们做岀何种反应。(the study of how food and components of food affect gene expression)人类所有的疾病发生都与遗传物质(dna)的直接或间接变化和关，食物 的吸收和代谢亦如此。二、人类基因组(human genome)a. 核基因组1.

2、3.2x 109 bp2. -20,000 genes3. less than 10% of these encode proteins. approximately 50% of the genome consists of different forms of repetitive dna widely distributed across the genome.4. most genes contain several exons, which are expressed, separated by intervening sequences known as introns, whic

3、h are spliced out of mature mrna.b. 线粒体基因组1. each human cell contains several hundred or more mitochondria in its cytoplasm. the mitochondria, which produce atr have their own unique dna mitochondrial dna (mtdna) is maternally inherited and has a high mutation rate.2. mtdna: 16,568 bp. the mitochond

4、rial genome encodes 2 rrnas, 22 trnas, and 13 polypeptides involved in oxidative phosphorylation.三、单核昔酸多态性(snp)1. 不同个体的基因组序列99.9%是相同的，仅有0的差异。2. snp即个体基因组dna序列上任一位置的单个碱基差异(点突变)。 snp是最常见的核昔酸变异，可能决定了个体之间食物吸收和代谢、药效的不同。四、表观遗传学the newly emerging field of epigenetics is providing us with a basis for unders

5、tanding how heritable changes other than those in dna sequence can influence phenotypic variation.an epigenetic trait is a stable, mitotically and meiotically heritable phenotype that results from changes in gene expression without alterations in the dna sequence. epigenetics is the study of the way

6、s in which these changes alter cell- and tissue-specific patterns of gene expression. epigenetic regulation of gene expression uses reversible modifications of dna and chromatin structure to mediate the interaction of the genome with a variety of environmental factors and to generate changes in the

7、patterns of gene expression in response to these factors. the epigenome refers to the epigenetic state of a cell.there are 3 major epigenetic mechanisms: （1） reversible modification of dna by the addition or removal of methyl groups; （2） modification of histones by the addition or removal of chemica

8、l groups; and （3） regulation of gene expression by small, noncoding rna molecules.五、人类遗传病人类遗传病可划分为5类：1. 单基因病：由单基因突变所致。可发生于两条染色体中的一条，由此所 引起的疾病呈常染色休（或性染色体）显性遗传厂也可同时存在于两条染色体上, 由此所引起的疾病呈常染色体（或性染色体）隐性遗传。单基因病乂可分为：常染色体显性遗传病、常染色体隐性遗传病、x连锁显 性遗传病、x连锁隐性遗传病。许多疾病与食物、药物的摄取和代谢冇关，如 g6pd缺乏症（俗称“蚕豆病”。x连锁显性遗传？）除作为某些药物性

9、溶血的 遗传基础外，还是蚕豆病、某些新生儿黄疸、感染性溶血（如病毒性肝炎、流感、 大叶性帅炎、伤寒、腮腺炎等）发生的遗传性背景；家族性高胆固醇血症（常染 色体显性遗传）应避免高胆固醇的摄入；苯丙酮尿症（常染色体隐性遗传）应终 身食用不含苯丙氨酸的奶粉；肝豆状核变性（wilson病）（常染色体隐性遗传） 应避免高铜含量的饮食，每日进行驱铜治疗；等等。2. 多基因病（复杂疾病）:多个基因+环境因素的作用。许多常见病、 多发病均为复杂疾病，如近视、高血压、糖尿病、精神分裂症、哮喘、心脏病等。3. 染色体病：指染色体结构或数目异常。4. 体细胞遗传病：只在特异的体细胞中发生。包括恶性肿瘤、白血病、t

10、身免疫缺陷病以及衰老等。5. 线粒体遗传病：线粒体是细胞的“能量工厂”，是除细胞核z外唯一含 有dna的细胞器。线粒体遗传病是由线粒体dna缺陷、功能障碍等线粒体异 常所引起的疾病。如leber视神经萎缩。六、基本概念1. 代谢组学metabonomics：系统研究代谢过程中小分了代谢产物的变化规 律，揭示生命体代谢活动木质的一门学科。2. 遗传缓冲genetic buffering： 一种生物系统特性，即通过基因活性功能（与 吸收的环境扰动因素作用）来维持表型输出的稳定性。基因交互作用是缓冲的基础，缓冲是稳定性的基础3. 单倍不足性haploinsufficiency：遗传病的原因z，单倍的基因剂量不 足以维持止常功能。4. 遗传兀余genetic redundance：基因组内有两个或以上的功能相同的基因。 如基因组重复和基因家族。可能导致机体亚功能的形成。5. 分了伴侣molecular chaperone： 一类在序列上没有相关性但有共同功能 的蛋口质。它们在细胞内帮助其他含多肽的结构完成正确组装，在组装完毕后与 之分离，不构成这些蛋白结构执行功能时的组份。如hsp90。6. 分子缓冲molecular buffering：