破译生命之书

破译生命之书第一页，共三十五页，2022年，8月28日领导1号染色体测序项目的西蒙·格雷戈里博士说：“我们正迈入下一阶段，那就是弄清楚基因的作用以及如何相互影响。”

格雷戈里认为，揭开1号染色体的神秘面纱将有助于人们了解造成人类基因多样化的进程。基因医学将进入黄金时代人类基因研究所获得的数据就像一座巨大的金矿。它将促进生物学的不同领域如神经生物学、细胞生物学、发育生物学等的发展。人们从中更可以发掘出诊断和治疗5000多种遗传疾病以及恶性肿瘤、心血管疾病和其他严重疾患的方法，阻止甚至扭转一些疾病的遗传。第二页，共三十五页，2022年，8月28日其中，超过350种疾病被认为与1号染色体上的基因出现问题有关，包括癌症、帕金森氏症、老年痴呆症、孤独症和智障等。

格雷戈里说：“公布人类最后也是最大一个染色体的测序为人类基因组计划画上了句号，标志着建立在人类基因测序基础上的生物学和医学研究掀起高潮。”

科学家预言，在人类基因组计划完成后的10至20年内，基因医学将进入黄金时代。

第三页，共三十五页，2022年，8月28日150名科学家合作历时10年完成人类1号染色体测序美国和英国科学家2006年5月18日在英国《自然》杂志网络版上发表了人类最后一个染色体——1号染色体的基因测序，解读人体基因密码的“生命之书”宣告完成。第四页，共三十五页，2022年，8月28日科学家们认为，成功破译1号染色体将为研究和治疗癌症、帕金森氏症和老年痴呆症等350余种疾病提供指引。覆盖人类基因组99.99%在人体全部22对常染色体中，1号染色体包含基因数量最多，块头最大。其基因数目多达3141个，是平均水平的两倍，共有超过2.23亿个碱基对，破译难度也最大。第五页，共三十五页，2022年，8月28日1999年12月1日，科学家首次完成人类第22号染色体的基因测序。2000年5月8日，人类第21号染色体完成测序，并发现先天愚型、老年性痴呆、癫痫等神经系统疾病相关的基因均分布在这一染色体上。2001年12月20日，人类第20号染色体宣告“破译”，这是被“破译”的第一对具有典型长短臂结构的人类染色体，为糖尿病、肥胖症、小儿湿疹等疾病的治疗找到了新方法。2003年1月1日，人类第14号染色体宣告完成测序。2003年6月19日，科学家完成了对人类Y染色体的基因测序。这一成果增进了人们对男性不育症的了解。

2003年7月10日，第7号染色体基因测序完成。这将有助于研究孤独症、耳聋、白血病等多种癌症。

2004年4月1日，英国和美国科学家分别破译了人类第13和第19号染色体的遗传密码。2004年10月23日，英国科学家经过8年努力，破译了人类第6号染色体的遗传密码。这一染色体上的基因在器官移植配型方面具有重要意义。2004年12月22日，科学家完成人类第16号染色体的基因测序工作。2005年3月17日，英国科学家破译出人类X染色体上的基因，这一染色体上99.9％基因的测序完成为人类X染色体的起源作出了解释。第六页，共三十五页，2022年，8月28日2005年4月6日，科学家们完成了对人类第2和第4号染色体的测序码分析工作。2005年9月2日，科学家公布了18号染色体结果，尽管18号染色体的基因密度低，但是它所有哺乳动物进化上保守的非编码蛋白区域所占比例与整个基因组范围的平均值相接近。2006年2月7日，中国科学家绘制出更细致、更系统的“中国版”21号染色体差异图谱。2006年3月16日，人类基因组测序中心公布了了人类第12号染色体的分析结果，在12号染色体上发现了若干在特定类型的癌症、运动失调症、以及还可能包括“阿尔茨海默氏症”在内的疾病中发生突变的基因

2006年3月23日，科学家公布了11号染色体测序及分析结果，11号染色体虽然长度并不是特别长，但由于其上众多的疾病相关基因而成为了最重要的染色体之一。

第七页，共三十五页，2022年，8月28日人类1号染色体的分析结果。该染色体尽管是最后一个发表的，它是人类染色体中最大的一个，基因密集，共有3141个基因和991个假基因。科学家在破译1号染色体的过程中，至少发现了1000种新基因。“自然出版集团”将于2006年6月1日出版22个常染色体、加上X和Y两个性染色体的已完成序列的合集，Chromosome1第八页，共三十五页，2022年，8月28日超过350种疾病被认为与1号染色体上的基因出现问题有关，包括癌症、帕金森氏症、老年痴呆症、孤独症和智障等。第九页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome2第2号染色体是人类第二大染色体，它含有的基因能编码人体最大蛋白质——由3．3万多个氨基酸组成的激酶；第4号染色体可能包含与亨廷顿氏病、多囊肾、肌肉萎缩症、沃夫─贺许宏氏症（一种因4号染色体短臂缺失导致的先天智障）等罕见疾病相关的基因。这两条染色体因而成为科学家长期以来关注的对象。第十页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome3测序覆盖了人类3号染色体99.99%的常染色质部分，准确度高达99.99%。从中找到了1585个基因位点，其中有8个新基因，27个新转录因子，3个假设基因，以及122个假基因。第十一页，共三十五页，2022年，8月28日3号染色体是目前已知的最大的人类染色体之一，占整个人类基因组的十五分之一，共有1.99亿个核苷酸。这个染色体片段具有许多重要的特征：只有4个重叠群（contigs)，其中之一就是目前已完成测序的生物基因组中最长的连续核苷酸序列。3号染色体是目前已知基因组大片段扩增（segmentalduplication，即基因组的某个完整的大片段向另一个区域的扩增性转移，是人类基因组进化的重要特点）发生率最低的染色体。3号染色体在单个染色体水平发现的蛋白质编码基因最多－－已发现近1600个蛋白质编码基因，其中包括许多重要的chemokine受体基因（chemokinereceptorgene）簇，复合人类癌症基因，比如FHIT。这一工作的完成据国际合作小组发表的新闻公报称是人类3号染色体的完成是国际合作的典范。美国贝勒医学院人类基因组中心主任理查德博士表示“人类3号染色体高质量的序列和精确的注释，是多年来国际携手合作的结晶。”同时通过比对黑猩猩和恒河猴（rhesusmacaque），研究人员也对从Ponginae到Homininae的一个大型臂间倒位（pericentricinversion）进行了定义，从而加速了对倒置进化的了解

第十二页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome4Herewepresentapproximately237millionbasepairsofsequenceforchromosome2,and186millionbasepairsforchromosome4,representingmorethan99.6%oftheireuchromaticsequences.Ourinitialanalyseshaveidentified1,346protein-codinggenesand1,239pseudogenesonchromosome2,and796protein-codinggenesand778pseudogenesonchromosome4.第十三页，共三十五页，2022年，8月28日第4号染色体由1．86亿个碱基对组成，包括796个负责编码蛋白质的基因。在对第4号染色体的分析中，科学家发现了人类基因组上最大的“基因沙漠”，也就是不负责编码任何蛋白质的大片DNA序列。科学家猜测，虽然这些DNA序列不产生蛋白质，但它并非没有意义，而可能对人类生理有重要作用。此前对鸟类和其他哺乳动物的基因组分析中都也发现了类似现象，因此这可能是生命进化中的“保留地”，科学家还将深入分析其功能。第十四页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome5ThispanelofhumanYACtransgenics,propagatinga1-Mbintervalofchromosome5q31containing6cytokinegenesand17partiallycharacterizedgenes8,wasscreenedforquantitativechangesinseveralasthma-associatedphenotypes.MultipleindependenttransgeniclineswithalteredIgEresponsetoantigentreatmentshareda180-kbregioncontaining5genes,includingthoseencodinghumaninterleukin4(IL4)andinterleukin13(IL13),whichinduceIgEclassswitchinginBcells9.FurtheranalysisofthesemiceandmicetransgenicformouseIl4andIl13demonstratedthatmoderatechangesinIl4andIl13expressionaffectasthma-associatedphenotypesinvivo.Thisfunctionalscreenoflarge-inserttransgenicsenabledustoidentifygenesthatinfluencetheQTLphenotypeinvivo.第十五页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome6对六号染色体超过1.66亿个碱基对进行测序，发现2190个基因；

Theentiresequencehasbeensubjectedtohigh-qualitymanualannotation,resultingintheevidence-supportedidentificationof1,557genesand633pseudogenes.第十六页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome7对七号染色体上约1.53亿个碱基对进行测序，发现了1150个基因，测序精度超过99.99%；

Ourinitialanalyseshaveidentified1,150protein-codinggenes,605ofwhichhavebeenconfirmedbycomplementaryDNAsequences,andanadditional941pseudogenes.第十七页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome8Thisworkdescribesafinishedsequenceandgenecatalogueforthechromosome,whichrepresentsjustover5%oftheeuchromatichumangenome.Auniquefeatureofthechromosomeisavastregionof15megabasesondistal8pthatappearstohaveastrikinglyhighmutationrate,whichhasacceleratedinthehominidsrelativetoothersequencedmammals.第十八页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome9Thefinishedeuchromaticsequenceofchromosome9comprises109,044,351basepairsandrepresents>99.6%oftheregion.Analysisofthesequencerevealsmanyintra-andinterchromosomalduplications,includingsegmentalduplicationsadjacenttoboththecentromereandthelargeheterochromaticblock.Wehaveannotated1,149genes,includinggenesimplicatedinmale-to-femalesexreversal,cancerandneurodegenerativedisease,and426pseudogenes.第十九页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome10Thefinishedsequenceofhumanchromosome10comprisesatotalof131,666,441basepairs.Itrepresents99.4%oftheeuchromaticDNAandincludesonemegabaseofheterochromaticsequencewithinthepericentromericregionoftheshortandlongarmofthechromosome.Sequenceannotationrevealed1,357genes,ofwhich816areproteincoding,and430arepseudogenes.第二十页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome11人类十一号染色体，虽然其貌不扬（大小、体积都平均规模），却是富疾病基因染色体。初步基因注解显示其基因密度为11.6/MB，包括用新方法发现的1524个编码蛋白基因和765个人类假基因（一种核苷酸序列同其相应的正常功能基因基本相同,但却不能合成出功能蛋白质的失活基因）。

第二十一页，共三十五页，2022年，8月28日第二十二页，共三十五页，2022年，8月28日人类十一号染色体，

1/4的编码蛋白基因与其它基因重复。在人类856个含嗅觉感受基因中，40%以上分布于11号染色体的28个单、多聚基因家族中。目前有171个疾病归因于11号染色体，但包括许多涉及孟德尔遗传、癌症和感染地点在内的86个疾病的潜在分子基础还不清楚。能提供给科学家极度价值信息的接近一亿三千四百万碱基对在11号染色体上显示99.8%的序列覆盖率，它们为科学家们了解疾病的遗传基础和其它生命现象提供了坚实的基础。第二十三页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome13Chromosome13isthelargestacrocentrichumanchromosome.Itcarriesgenesinvolvedincancerincludingthebreastcancertype2(BRCA2)andretinoblastoma(RB1)genes,isfrequentlyrearrangedinB-cellchroniclymphocyticleukaemia,andcontainstheDAOAlocusassociatedwithbipolardisorderandschizophrenia.Wedescribecompletionandanalysisof95.5megabases(Mb)ofsequencefromchromosome13,whichcontains633genesand296pseudogenes.第二十四页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome14科学家完成了第十四号染色体上8000多万个碱基对测序和所有基因破译，共发现大约1000个基因，准确率达99.99%

Wereporttheconstructionofatilingpathofaround650clonescoveringmorethan99%ofhumanchromosome14.

第二十五页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome16人类第16号染色体上有880个基因，共约7880万个碱基对，其中包含了与乳腺癌、前列腺癌、非特异性炎性肠疾病以及成年型多囊肾病相关的多个基因。第二十六页，共三十五页，2022年，8月28日参与这项研究的美国布罗德研究所、英国韦尔科姆基金会等机构的专家，在最新一期《自然》杂志上撰文说，人类第17号染色体由大约8100万个碱基对构成，包含1500多个基因，其基因密度之高在所有人类染色体中列第二位。第17号染色体有许多与疾病相关的基因，比如乳腺癌基因、神经纤维瘤基因、遗传性神经紊乱基因等。在该染色体上，大段ＤＮＡ编码重复的现象也很显著。Chromosome17第二十七页，共三十五页，2022年，8月28日

17号染色体尤其包括多种与疾病有关的基因例如确定出的第一个乳腺癌基因BRCA1、神经纤维瘤基因NF1、与修复DNA损伤有关的TP53基因、SMS（Smith-Magenis综合症）和CMT1A（最常见的遗传性神经疾病类型的相关基因）。第二十八页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome19Chromosome19hasthehighestgenedensityofallhumanchromosomes,morethandoublethegenome-wideaverage.Thelargeclusteredgenefamilies,correspondinghighG+Ccontent,CpGislandsanddensityofrepetitiveDNAindicateachromosomerichinbiologicalandevolutionarysignificance.Herewedescribe55.8millionbasepairsofhighlyaccuratefinishedsequencerepresenting99.9%oftheeuchromatinportionofthechromosome.Manualcurationofgenelocireveals1,461protein-codinggenesand321pseudogenes.第二十九页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome20人类第20对染色体，科学家共破译了6000万个遗传密码，发现了720个基因，其中包括与糖尿病、肥胖症和变种克雅氏病等疾病有关的基因。此外，科学家还发现，有37%的人在这一染色体中有多余的"垃圾DNA"，同时也可能有未知功能的特殊基因。这项研究将有助于人类从基因层次上了解糖尿病、肥胖症和变种克雅氏病等疾病的发病机理，对推动医学进步具有重要意义。第三十页，共三十五页，2022年，8月28日Thefinishedsequenceofhumanchromosome20comprises59,187,298basepairs(bp)andrepresents99.4%oftheeuchromaticDNA.Asinglecontigof26megabases(Mb)spanstheentireshortarm,andfivecontigsseparatedbygapstotalling320kbspanthelongarmofthismetacentricchromosome.Anadditional234,339bpofsequencehasbeendeterminedwithinthepericentromericregionofthelongarm.Weannotated727genesand168pseudogenesinthesequence.第三十一页，共三十五页，2022年，8月28日Chromosome21Chromosome21isthesmallesthumanautosome.Anextracopyo