1、基因組學(xué)，生物信息學(xué)院黃碧翠特爾3360教材：楊金洙?；蚪M學(xué)(第二板塊)北京：高等教育出版社，2007參考書：T.A .布朗，原健康翻譯，基因組(gene)基因(genome)基因組學(xué)(genomics)，所有多細(xì)胞動(dòng)物，F(xiàn)ishing in a More Effective Way！結(jié)構(gòu)基因組學(xué)功能基因組學(xué)比較基因組學(xué)，基因組學(xué)的發(fā)展：在序列中研究功能，結(jié)構(gòu)基因組學(xué)，結(jié)構(gòu)基因組學(xué)：基因組計(jì)劃，基因定位測定核苷酸序列，功能基因組學(xué)：后基因組學(xué)，比較基因組學(xué)，比較基因組學(xué)：研究不同物種之間基因組結(jié)構(gòu)和功能方面的親緣關(guān)系及其內(nèi)在聯(lián)系的學(xué)科，基因組學(xué)最新研究，PLoSON

2、E:大量靈長類基因組數(shù)據(jù)被人類DNA污染的2011-2-18 15:2333:23二月16日在公共科學(xué)圖書館綜合PLoS ONE雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究表明，康涅狄格大學(xué)的遺傳學(xué)家段宜恩Longo和同事們提供了最高級公共排序機(jī)構(gòu)提供的排序樣品處理可能是DNA數(shù)據(jù)庫大范圍污染的最大原因。牙齒研究引起了生物研究員和各權(quán)威媒體的高度關(guān)注，科學(xué)家The Scientist雜志和自然雜志在官方網(wǎng)絡(luò)上首次報(bào)道了牙齒事件。DNARes:日本科學(xué)家破譯了麻風(fēng)樹基因組，日本的一個(gè)研究組最近在DNA Research雜志網(wǎng)絡(luò)版上報(bào)告說，由被稱為“生物柴油樹”的麻風(fēng)樹的基因組日本千葉縣上總DNA研究所、國立遺傳學(xué)研究所

3、、大大大慶大學(xué)組成的研究組將麻風(fēng)樹的基因組分成小塊，對DNA進(jìn)行了分析。據(jù)研究人員破譯，馬風(fēng)樹基因組包含大約4萬個(gè)基因，有很多與地質(zhì)合成及抗病相關(guān)的基因。研究人員認(rèn)為，這些是紅木不斷適應(yīng)干燥的環(huán)境，最終得到的性質(zhì)。馬豐水別名南陽流動(dòng)廣泛分布在亞熱帶及干熱河谷地區(qū)，其果實(shí)有毒，不能食用，但含油量高達(dá)60 70，是一種極具潛力的油料作物。改造后的馬風(fēng)水油可應(yīng)用于各種柴油機(jī)。Nature:黑猩猩基因組測序結(jié)果，比較了人類、黑猩猩和猩猩的三個(gè)茄子基因組，發(fā)現(xiàn)人類基因組比黑猩猩的基因組更像猩猩的基因組。這反映了人類和黑猩猩是從同一祖先進(jìn)化而來的。兩個(gè)物種有相同的猩猩DNA，但幾千年后，人類和黑猩猩分別進(jìn)

4、化了。在牙齒過程中，黑猩猩由于某種原因失去了猩猩的DNA，人類維持了牙齒的DNA。Nature Genetics:草莓和可可基因組26日出版的自然遺傳學(xué)雜志上，兩組科學(xué)家表示，他們分別解開了野生草莓和可可樹的基因編碼。新發(fā)現(xiàn)有助于育種專家培育更高質(zhì)量的草莓和可可樹品種。高通和測量順序方法逐漸成熟，第二章遺傳圖譜繪制，學(xué)習(xí)要點(diǎn)：1。遺傳圖和物理圖2。遺傳地圖標(biāo)記3。遺傳圖譜的編制方法，結(jié)構(gòu)基因組的研究戰(zhàn)略，繪制遺傳度和物理度的原因，1)基因組太大，需要分散和分散堿基序列的順序2)基因組有很多可以干擾序列的重復(fù)序列，需要制作高密度的基因圖譜。3)遺傳圖譜和物理圖各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要徐璐整合，DNA排序

5、有很大的局限性。最準(zhǔn)確的技術(shù)也很難在一個(gè)反應(yīng)中衡量大于750bp的序列。為此，必須將大分子分解成碎片。問題：分析基因組的重復(fù)區(qū)域時(shí)出錯(cuò)。因此，首先必須制作基因組的地圖，標(biāo)記基因和其他突出特征的位置，以提供測序的指導(dǎo)。一旦獲得了基因組的地圖，測序階段就可以通過以下方法進(jìn)行。全基因組新槍法(whole-genome shotgun method)全基因組總法是快速獲得真核基因組的方法。2.克隆重疊法： (地圖法排序，限制排序)。牙齒逐步測序方法需要很長時(shí)間，但準(zhǔn)確。全基因組新的總法測序和克隆重疊組測序最終需要將DNA序列返回到基因組地圖上，因此基因組地圖制作是基因組測序和組裝的核心內(nèi)容之一，是基因

6、組全面排序的必要前提。傳統(tǒng)上，基因組制圖方法分為兩類茄子。1.遺傳圖譜2。物理地圖，2.1遺傳地圖和物理地圖，1)遺傳地圖(Genetic mapping):使用遺傳學(xué)分析方法，將基因或其他DNA序列排列在染色體上，形成連鎖圖。牙齒方法包括雜交實(shí)驗(yàn)，家系分析。油田圖以remo(cM)為單位，每個(gè)單位的remo定義為1%的交換率。2)物理映射：使用分子生物學(xué)技術(shù)將DNA分子標(biāo)記、基因或克隆直接校準(zhǔn)到基因組的實(shí)際位置。物理圖形的距離取決于復(fù)制雜交率(cR)、限制性碎片、復(fù)制度(DNA)的分子長度，即堿基對(bp，kb)等映射方法。2.2遺傳地圖，各種地圖都有可識別的標(biāo)記。遺傳地圖上的標(biāo)記是什么？2

7、.2.1基因是最先使用的標(biāo)記，在經(jīng)典遺傳學(xué)中，研究一個(gè)茄子性質(zhì)的遺傳必須要求至少兩個(gè)相同性質(zhì)的茄子不同的存在形式或表型。起初，只有可以用視覺區(qū)分的基因表型用于研究。第一張遺傳圖譜是以20世紀(jì)初果蠅等生物的基因?yàn)闃?biāo)志制作的。2.2.2遺傳學(xué)中使用的DNA標(biāo)記，基因是非常有用的標(biāo)記，但并不理想。原因：可用作標(biāo)記的基因非常有限，很多性狀都有多個(gè)基因相關(guān)。2.高等生物基因組中存在大量的基因間隔，遺傳圖譜中還保留著大的無標(biāo)記部分。3.因?yàn)橹挥胁糠只虻牡任换虺蓡T可以通過通常的實(shí)驗(yàn)來區(qū)分，所以產(chǎn)生的遺傳度是不完整的?；蛞酝獾挠成涔ぞ呓y(tǒng)稱為DNA標(biāo)記。和基因標(biāo)記一樣，DNA標(biāo)記必須至少有兩個(gè)等位基因，這

8、樣才有用。滿足這些要求的DNA序列特征有三種茄子類型。RFLP(restriction fragment length polymorphisms)2。簡單序列長度多態(tài)性(SSLP) 3。單核苷酸多態(tài)性(SNP)，最先發(fā)現(xiàn)的DNA分子標(biāo)記RFLP:同源染色體同段DNA序列的差異，導(dǎo)致限制性酶處理時(shí)產(chǎn)生不同長度的限制性片段。RFLP 3360 Restriction Fragment Length Polymorphism(限制片段長度多態(tài)性)、同一物種的亞種、系列或?qū)ο箝g基因組DNA由同一限制內(nèi)切酶作用形成不同酶圖譜的現(xiàn)象稱為限制片段長度多態(tài)性(RFLP)。這是因?yàn)榛蚪MDNA一個(gè)部位的變異會

9、導(dǎo)致該部位特異性的限制性內(nèi)切酶識別部位的變化。因?yàn)樵疾课幌Щ虍a(chǎn)生新的酶，隨著酶片長度的變化而產(chǎn)生。(威廉莎士比亞、模板、基因組、基因組、基因組、基因組、基因組、基因組、基因組、基因組)，RFLP是怎樣找到的呢？在猶他州鹽湖城滑雪場艾爾塔的定期學(xué)術(shù)討論中，與從事古典人類遺傳學(xué)研究的專家和從事分子生物學(xué)研究的專家進(jìn)行了學(xué)術(shù)交流。分子生物學(xué)家從古典遺傳學(xué)研究中獲得了靈感。，David Botstein，David Botstein開拓了核酸限制片段長度多態(tài)性分析技術(shù)，標(biāo)記了個(gè)人之間的基因差異，為未來人類基因組計(jì)劃奠定了基礎(chǔ)。Princeton，n . j .-Princeton universi

10、ty has named David botstein，a renowned geneticist，educator and pioneer of the huhue As the neticist not associated with any specific general Has been found To be a site of restriction fragment length polymorphism . the polymorphism was found by hybriction DNAs from a number of individuals from withi

11、n Mormon pedigrees as well as random indom Duals have been examined . the locus is highly variable，with組織或細(xì)胞基因組DNA限制內(nèi)切酶消化瓊脂糖凝膠傳記電泳印跡被轉(zhuǎn)移到濾膜上，探針雜交沖洗膜輻射現(xiàn)象，得到反映個(gè)體特異性的RFLP圖。RFLP多態(tài)性的產(chǎn)生和檢測，使用的探針位于染色體的不同部位，可以用分子標(biāo)記制作分子地圖。RFLP標(biāo)記的主要特征是：(1)它遍布基因組。(2)非表型效應(yīng)、發(fā)育階段及器官特異性限制(3)可區(qū)別共現(xiàn)性、純合資和雜合子。(4)結(jié)果穩(wěn)定可靠。用途：RFLP主要用于群體水平和

12、系統(tǒng)發(fā)展研究。執(zhí)行個(gè)人識別繪制遺傳地圖。目的基因定位；檢測組內(nèi)或組之間的序列差異程度。輔助肉瘤等。RFLP問世以來，已廣泛用于基因指導(dǎo)和分類、遺傳聯(lián)系指導(dǎo)構(gòu)建、疾病的基因診斷等研究。共顯式：(兩個(gè)父母的特性同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)個(gè)體中，沒有明顯的關(guān)系)，問題：復(fù)制表示基因組DNA多態(tài)性的探針比較困難，需要大量DNA，實(shí)驗(yàn)操作比較復(fù)雜，檢查周期長的成本也較高。(阿爾伯特愛因斯坦，Northern Exposure(美國電視電視劇)，RFLP分子標(biāo)記分布密度太小。逐漸被其他類型的分子標(biāo)記取代。RFLP是最先發(fā)現(xiàn)的分子標(biāo)記，也稱為第一代分子標(biāo)記。2 .簡單序列長度多態(tài)性(SSLP)，1)可變數(shù)組的簡單重復(fù)序

13、列，即重復(fù)次數(shù)不同，染色體上同一座位上重復(fù)的序列副本數(shù)不同。2) SSLP的類型：小型衛(wèi)星序列(迷你satellite)也稱為可變連接重復(fù)(VNTR)，重復(fù)單元更長。重復(fù)序列是16-100個(gè)核苷酸，主要分布在染色體末端的微衛(wèi)星序列(micrisatellite)或簡單連接重復(fù)(STR)，重復(fù)單位較短。重復(fù)序列只有2-6個(gè)核苷酸分布在整個(gè)基因組中。微衛(wèi)星序列(SSR)、共顯性、SSR檢測方法、根據(jù)簡單重復(fù)序列兩側(cè)的序列設(shè)計(jì)講義的方法、用聚丙烯酰胺凝膠電泳區(qū)分的SSR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是(1)在基因組中隨機(jī)分布，多態(tài)性頻率高。(2)PCR特定引物，重復(fù)性好；(3)共顯性，操作比較簡單。問題是(1)SSR需

14、要排序和設(shè)計(jì)引物，因此需要大量的人力、物力、時(shí)間。(2)另一個(gè)物種特異性強(qiáng)，開發(fā)成本高，因此，一些實(shí)驗(yàn)室合作開發(fā)微衛(wèi)星講義。使用SSR標(biāo)記的關(guān)鍵是，講義的設(shè)計(jì)與已經(jīng)進(jìn)行基因組全序列測定的生物或遺傳學(xué)研究相比，可以直接找到經(jīng)典生物，在該基因組中使用相關(guān)程序設(shè)計(jì)講義，或者使用別人發(fā)表的講義進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。沒有基因組序列信息的生物需要對講義進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。微衛(wèi)星序列段宜恩研究，1) 1982年，哈馬達(dá)等第一個(gè)微衛(wèi)星現(xiàn)象(PNAS PNAS，79:6564，1982)1989年Weber等在GenBank發(fā)現(xiàn)的人類基因組的8個(gè)部位中，443360388，1988b)用限制性酶切基因組DNA構(gòu)建DNA文庫。用探針從庫中篩選合成簡單低聚物重復(fù)核苷酸?；蚪M中的SSLP標(biāo)記分布具有多態(tài)頻率高、分布比較均勻的特點(diǎn)，SSLP標(biāo)記可以使用PCR方法直接放大，由聚丙烯腈凝膠電泳進(jìn)行辯論，現(xiàn)在已成為主流分子標(biāo)記，也稱為第二代分子標(biāo)記。SSR標(biāo)記應(yīng)用：微衛(wèi)星DNA已被發(fā)現(xiàn)存在于大部分真核生物基因組中，因此廣泛應(yīng)用于遺傳圖譜制作、品種純度檢測和遺傳多樣性分析、重要特性基因定位等。3 .單核苷酸