人类基因组计划的现状.doc

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1、人类基因组计划的现状　　摘要人类基因组计划（humangenomeproject,HGP）旨在阐明人类基因组的结构、组成、全部3×109核苷酸的序列以及基因在染色体上的定位及其功能，从而破译人类全部遗传信息。美国于1990年正式启动HGP，估计到2003年完成人类基因组全部序列的研究。目前，HGP已成为全球范围的合作项目。本文就HGP以及由HGP延伸而来的后基因组计划（post-genomeproject）的发展现状作一综述。　　关键词：人类基因组基因克隆基因组学结构基因组功能基因组　　人类基因组计划（humangenomeproject

2、,HGP）是由美国科学家、诺贝尔奖获得者Renatodulbecco于1986年在杂志《Science》上发表的文章中率先提出的，旨在阐明人类基因组脱氧核糖核酸（DNA）3×109核苷酸的序列，阐明所有人类基因并确定其在染色体的位置，从而破译人类全部遗传信息。美国于1990年正式启动人类基因组计划，估计到2003年完成人类基因组全部序列测定。欧共体、日本、加拿大、巴西、印度、中国也相继提出了各自的基因组研究计划[1]。由于各国政府和科学家的共同努力，HGP目前已在为全球范围的合作项目；随着数理化、信息、材料等学科的渗透和工业化管理模式的引

3、进，HGP已真正成为生命科学领域的科学工程，基因组（genomics）作为一门新兴学科也应运而生。　　与此同时，科学界也在思索人类基因组计划完成后的下一步工作，因此就有了“后基因组计划”（post-genomeproject）的提法。大多数科学家认为原定于2003年所完成的人类基因组计划只是一个以测序为主的结构基因组学（structuralgenomics）研究，而所谓的“后基因组计划”应该是对基因功能的研究，即所谓的功能基因组学（functionalgenomics）。此外，一些新的概念如：“蛋白质组（proteome）”、“环境基因组

4、学（environmentalgenomics）”和“肿瘤基因组解剖学计划（cancergenomeanatomyproject,CGAP）”等等也在不断向外延伸。　　一、结构基因组学　　（一）人类基因组作图5　　人类基因组作图根据使用的标记和手段不同，初期的作图有二种：一是通过计算连锁的遗传标记之间重组频率而确定它们相对距离的遗传连锁图，一般用厘摩（cM）来表示；二是确定各遗传标记之间物理距离的物理图，一般用碱基（bp）或千碱基（kb）或兆碱基（Mb）来表示。1cM的遗传距离大致上相当于1Mb的物理距离。随着研究工作的进展，遗传图和物理

5、图逐渐发生整合，在此基础上大量引入基因标记，从而形成了新一代的转录图[1]。　　1.遗传连锁图遗传连锁图（geneticmap）绘制需要遗传标记，早期的遗传标记主要为生化标记，20世纪80年代中期以限制性片段长度多态性（RFLP）、串联重复序列拷贝多态性和小卫星重复顺序等遗传标记为主，这类标记的数量较少，信息也较低；20世纪80年代后期发展的短串联重复序列（shorttandemrepeat,STR）也称微卫星（microsatellite,MS）标记，主要为二核苷酸重复序列，如：（CA）n，它们在染色体上分布较均匀，信息含量明显高于RF

6、LP，因而成为遗传连锁分析极为有用的标记；近年来，单个碱基的多态性（singlenucleotidepolymorphism,SNP）标记又被大量使用，其意义已超出了遗传作图的范围，而成为研究基因组多样性和识别、定位疾病相关基因的一种新标记。　　2.物理图物理图（physicalmap）包含了两层意义，一是获得分布于整个基因组的30000个序列标签位点（sequencetaggedsite,STS），这可使基因组每隔100kb距离就有一个标记；二是在此基础上构建覆盖每条染色体的大片段DNA克隆，如：酵母人工染色体（yeastartific

7、ialchromosome,YAC）或细菌人工染色体（bacterialartificialchromosome,BAC）、人工附加染色体（humanartificialepisomalchromosome,HAEC）和人工噬菌体染色体（P1bacteriophageartificialchromosome,PAC）等连续克隆。这些图谱的制作进一步定位其它基因座提供了详细的框架[2]。　　3.转录图构建转录图的前提条件是获得大量基因转录本即信使核糖核酸（mRNA）的序列，人类基因组中的基因数目约在10万左右，构建转录图首先需要获得人类基因

8、的表达序列标签（expressedsequencetag,EST），以此建立一张人类的转录图，并与遗传图的交叉参照。　　4.DNA序列的生物信息学HGP一开始就与信息高速公路和数据库技术形成了