人類基因體計劃4/8/20231人類基因體計劃Thesequenceofthehumangenome人類基因體計劃(續(xù))4/8/20232人類基因體計劃4/8/20233人類基因體計劃人類基因體計劃(續(xù))4/8/20235人類基因體計劃人類基因體計劃4/8/20236人類基因體計劃已完成排序的大基因體1995-2002About35bacterialgenomes;細(xì)菌0.5-5Mb;hundredsto2000genes1996AprilYeast(Saccharomycescerevisiae)12Mb,5,500genes酵母1998Dec.-Worm(Caenorhabditiselegans)97Mb,19,000genes線蟲2000March-Fly(Drosophilamelanogaster)137Mb,13,500genes果蠅2000Dec.-Mustard(Arabidopsisthaliana)125Mb,25,498genes阿拉伯芥2000JuneHuman(Homosapiens)1stroughdraft2001Feb15/16Human,“workingdraft＂人類3000Mb,35,000~40,000genes已完成排序的大基因體CBL@NCU4/8/20237人類基因體計劃人類基因體的定序概況人類基因體計劃在草圖完成主要的突破人類遺傳圖譜的完成定序技術(shù)進步任意定序方式(shotgun)EST的發(fā)展其他物種定序的完成最困難的部分異染色絲(Heterochromatin)重復(fù)性的序列(repetitivesequence)重復(fù)區(qū)段(duplicate)4/8/20239人類基因體計劃霰彈槍法決定全基因體序列由上而下的策略需做基因庫(library)與定序兩種人才決定圖譜(mapping)是的速率決定步驟霰彈槍法決定全基因體序列做完基因庫后,只需定序人才增加定序儀,即可增加定序的速率單一步驟,可平行處理4/8/202310人類基因體計劃具爭議性的CraigVenter表現(xiàn)序列標(biāo)幟(expressedsequencetag,EST)以霰彈槍法決定微生物的全基因體序列以霰彈槍法決定果蠅與人的全基因體序列Picturetakenfrom4/8/202311人類基因體計劃人類基因體的基本特性人類基因的復(fù)雜性高，不需以增加基因數(shù)量來進化蛋白質(zhì)的復(fù)雜性較高一個基因產(chǎn)生多個蛋白質(zhì)產(chǎn)物基因的調(diào)控方式較精致人類基因數(shù)量可能被低估人類基因的intron較長有些地方尚未定序完成－異染色絲區(qū)基因預(yù)測軟件是根據(jù)已知的基因為基礎(chǔ)預(yù)測序列中含有基因之可能性，對于一些完全未知的基因則無法偵測4/8/202313人類基因體計劃人類基因體及基他已定序生物的比較負(fù)責(zé)基本生命現(xiàn)象的基因仍占多數(shù)人類在演化上并未增加太多新的domain人類在每個蛋白質(zhì)家族中的數(shù)量較其他動物多4/8/202314人類基因體計劃人類基因序列能給我們什么信息人類基因體包含約三十一億六千四百七十萬個（3,164,700,00）核甘酸鹼基（A,C,T,G）一般的基因平均含有三千個鹼基，但其大小變異很大，最大的人類基因是dystrophin，含有二百四十萬個鹼基基因總數(shù)估計在30,000至35,000之間，這比以前估計的在80,000至140,000之間少，原因是以前是根據(jù)富含基因區(qū)域基因數(shù)推延所估計，相對于現(xiàn)在是基因富含區(qū)與基因貧乏區(qū)所組合而成所有的人類中，幾乎是所有的（99.9%）的核甘酸鹼基是完全相同的在已發(fā)現(xiàn)的基因中，超過的50%基因其功能仍是未知4/8/202315人類基因體計劃生物信息的應(yīng)用(2/2)藥理學(xué):蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能預(yù)測藥物設(shè)計營養(yǎng)學(xué):SNPs:探討造成此類個體差異之來源個人化的營養(yǎng)規(guī)劃「飲食營養(yǎng)因子」與基因之交互作用飲食營養(yǎng)因子影響基因之表現(xiàn)?；蜃儺愑绊憼I養(yǎng)之吸收轉(zhuǎn)運、貯存、代謝利用，進而影響功能，最終影響健康。生態(tài)學(xué):物種分布信息與生態(tài)環(huán)境因子之關(guān)系預(yù)測未來生物的分布。4/8/202317人類基因體計劃分子醫(yī)學(xué)（MolecularMedicine）增進疾病的診斷由于遺傳產(chǎn)生疾病的早期偵測合理的藥物設(shè)計基因療法和藥物的控制系統(tǒng)基因藥物學(xué)---量身定作的藥4/8/202318人類基因體計劃生物信息4/8/202319人類基因體計劃YM-Biochem發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)遺傳工程技術(shù)的建立「人類基因體」分析計劃？數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、統(tǒng)計、電腦科學(xué)的整合195319731990生物信息(續(xù))4/8/202321人類基因體計劃生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)PotentialBiotechIndustries生物醫(yī)學(xué)Biomedical生物食品Biofood-products生物材料Biomaterial生物農(nóng)業(yè)Bioagriculture生物資源Bioresurces生物環(huán)保Bioenvironmental生物電子Bioelectronics生物制程BioindustrialProcess4/8/202322人類基因體計劃9008012000年之前，瓶頸：信息產(chǎn)出1990US$3-5/base1997

US$0.5/base2000US$0.2/base2002US$0.1/base2003US$0.01/base2004US$0.05/base2000年之后，瓶頸：信息解讀基因信息發(fā)展趨勢4/8/202323人類基因體計劃利用大量信息做觀察,形成假說,再測試假說。(不全靠實驗做觀察)主要任務(wù)是將紊亂的數(shù)據(jù)(data)整理為信息(information),再消化這些信息而轉(zhuǎn)化為知識(knowledge)。即利用ComputationalBiology的理論基礎(chǔ)及分析方式來了解序列中存在的信息。Comparativegenomics藉由不同物種(或族群)間基因序列變異性或相似性來重建分子演化歷史。Functionalgenomics分析鑒定不同發(fā)育過程中相關(guān)的功能性基因及不同組織中相關(guān)基因的表現(xiàn)程度。Proteomics/structuralgenomics藉由同源及基因表現(xiàn)的分析定性基因產(chǎn)物proteomics或預(yù)測基因產(chǎn)物(蛋白質(zhì))結(jié)構(gòu)及相關(guān)蛋白質(zhì)交互作用structuralgenomics

Bioinformatics生物情報學(xué)4/8/202325人類基因體計劃900801ExperimentApplications

&ServicesSpecializedDatabaseUser-InterfaceSoftware

DevelopmentProgramming&ComputingMethodology&AlgorithmSequenceAlignmentPatternRecognitionDataFilteringOptimizationStatisticalAnalysisComputer

ProgrammingParallelComputingTesting&

VerificationExperimentalBiologyMicrarray

Crystallography生物信息技術(shù)及應(yīng)用

BioinformaticsTechnologies&ApplicationsDataIntegrationDatabase

ManagementStandardizationClinicalInformationData

SourcingGenomeSequencingMicroarrayCrystallographyLiteratureHardwareDevelopmentGeneDiscoveryGeneFunctionsDrugTargetsGeneVariantsProteomicsPhylogenics4/8/202326人類基因體計劃微生物基因體學(xué)

（MicrobialGenomics）病源菌的快速偵測與治療新能源（生物燃料）環(huán)境監(jiān)測以偵測污染物保護免于生物和化學(xué)戰(zhàn)的傷害安全、有效的有毒廢棄物清除4/8/202329人類基因體計劃風(fēng)險評估（RiskAssessment）評估放射線暴露對健康所帶來的風(fēng)險與傷害評估暴露于致突變化學(xué)物和致癌毒物對健康所帶來的風(fēng)險與傷害降低遺傳性突變的可能性4/8/202330人類基因體計劃古生物學(xué)、人類學(xué)、演化和人類遷移（Bioarchaeology,Anthropology,Evolution,andHumanMigration）在系譜中經(jīng)由生殖細(xì)胞的突變研究演化基于母系遺傳研究不同族群的遷移變化研究染色體的突變，以追溯男性的系譜和遷移將突變演化中之轉(zhuǎn)折點與族群的年齡和歷史事件作比較4/8/202331人類基因體計劃比較蛋白質(zhì)/DNA序列可找出

基因/物種的親緣關(guān)系簡化生命樹人類酵母大腸桿菌人類/線蟲/果蠅核受體蛋白質(zhì)親緣樹CBL@NCU真細(xì)菌真核生物古細(xì)菌4/8/202332人類基因體計劃有很多方法比較生命序列的異同有很多方法比較生命序列的異同簡化生命樹紅：序列比對法黑：寡核甘酸頻率法真細(xì)菌真核生物古細(xì)菌CBL@NCU＋內(nèi)蒙古大學(xué)4/8/202333人類基因體計劃DNA指認(rèn)（法醫(yī)學(xué)）

DNAIdentification(Forensics)指認(rèn)可能的嫌犯，其DNA與留在犯罪現(xiàn)場的證據(jù)相符合為被錯誤指控的無辜人員洗清嫌疑。指認(rèn)犯罪和災(zāi)難的受害者。建立親子與其他親屬的關(guān)系。指認(rèn)瀕臨絕種和保育類動物，以協(xié)助保育動物官員執(zhí)行任務(wù)。偵測可能污染空氣、水源、土壤和食物的細(xì)菌和其他病媒。在器官移植手術(shù)中，檢查捐獻者與接受者的吻合性。決定植物種子或家畜品種的系譜。對消費品的認(rèn)證，如魚子醬或葡萄酒等4/8/202334人類基因體計劃農(nóng)業(yè)、家畜品種和生物加工

Agriculture,LivestockBreeding,andBioprocessing抗病、抗蟲害、抗乾旱的作物較健康、生產(chǎn)效能較高、抗疾病的家畜營養(yǎng)價值較高的農(nóng)產(chǎn)品生物性殺蟲劑與食物產(chǎn)品結(jié)合的可食用疫苗使用植物做為清除環(huán)境污染之用4/8/202335人類基因體計劃我們?nèi)晕粗模?）基因總數(shù)、確定位置、和其功能基因調(diào)控DNA序列的組織結(jié)構(gòu)染色體的結(jié)構(gòu)與組織非編碼DNA的種類、數(shù)量、分布、信息內(nèi)容和功能基因表現(xiàn)、蛋白質(zhì)合成、和轉(zhuǎn)譯后事件的協(xié)調(diào)在復(fù)雜的分子機器中蛋白質(zhì)的交互作用預(yù)期相對于實驗證明的基因功能有機體之間在演化上的保守性（conservation）4/8/202336人類基因體計劃我們?nèi)晕粗模?）蛋白質(zhì)的保守性（包括結(jié)構(gòu)與功能）有機體的蛋白質(zhì)體學(xué)（Proteomes）（所有的蛋白質(zhì)內(nèi)容與功能）SNPs(single-baseDNAvariationsamongindividuals)與健康和疾病的相關(guān)性基于基因序列變異程度所做的疾病易感性牽涉到復(fù)雜特性的基因與多基因相關(guān)的疾病復(fù)雜的生物系統(tǒng)，包括對環(huán)境復(fù)育有幫助的微生物組合族群發(fā)育遺傳學(xué)、基因體學(xué)4/8/202337人類基因體計劃人類基因體計劃的后續(xù)工作比較更多其他物種序列，都能讓我們更進一步了解自己的基因體