5基因组分析2-功能和比较基因组学

《5基因组分析2-功能和比较基因组学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、三、功能基因组学•HGP计划在完成测序后，进入到后基因组时代，即功能基因组学的研究。其主要内容包括：建立以SNP为代表的DNA序列变异系统目录，揭示人类疾病和其他生物学性状的遗传学基础；阐明基因组在转录和翻译水平的表达及其调控机制；通过对不同进化阶段模式生物基因组序列的比较，找出基因组的结构组成与功能调节之间的关系和规律，在多基因控制的疾病定位及生物信息学理论和算法研究等方面也取得了较大的突破。•完成一个生物体全部基因组测序后即进入后基因组阶段——详尽地分析序列，描述基因组所有基因的功能，包括研究基因的表达及其调控模式，这就是功能基因组学（fu

2、nctionalgenomics）。（一）功能基因组学研究策略及主要内容（一）功能基因组学研究策略及主要内容1.鉴定DNA序列中的基因对基因组序列进行注释，包括鉴定和描述推测的基因、非基因序列及其功能。2.同源搜索分析基因功能同源基因在进化中来自共同的祖先，通过核苷酸序列或氨基酸序列的同源性比较推测基因组内相似功能的基因。3.描述基因表达模式转录组(transcriptome):一个细胞内的一套mRNA转录物，包含了某一环境条件、某一生命阶段、某一生理或病理(功能)状态下，生命体的细胞或组织所表达的基因种类和水平。这一研究领域叫转录组学(tra

3、nscriptomics)。（二）功能基因组学的主要分析方法功能基因组学是基因组信息学研究的核心内容，主要采用高通量的试验方法结合大规模的数据统计计算对基因组序列进行研究。功能基因组学的研究方法是一个崭新的研究领域，其内容正在不断更新和完善。目前常用的方法是基因表达差异显示技术、基因表达连续分析技术（serialanalysisofgeneexpression，SAGE）、DNA微阵列分析以及生物质谱分析（biologicalmassspectrometryanalysis）技术等。1.基因表达差异显示法生物表现出的各种性状，主要是由于基因的选

4、择性表达引起的。而这些特定基因的表达是按时间和空间顺序有序地进行着，这种表达的方式即为基因的差异表达。差异显示表达法是根据基因表达的差异来分离和克隆基因的，省去了分子标记定位分析的繁琐程序，并能同时分离多个未知产物的差异表达基因。由于原理简单，技术难度较小，所以先后开发出众多的差异分离技术。主要有mRNA差异显示逆转录PCR（mRNAdifferentialdisplayreversetranscriptionPCR，DDRT-PCR）以及抑制性差减杂交法（suppressionsubtractivehybridization，SSH）等技术。

5、抑制性差减杂交（SSH）原理SSH技术利用抑制性PCR能选择性扩增不同丰度差异基因和cDNA消减杂交特点,运用杂交二级动力学原理（即高丰度序列退火时产生同源杂交的速度大于低丰度序列）,使原本不同丰度的DNA序列相对含量趋于一致。然后利用抑制性PCR特点,两端接上同一接头的反向重复序列,在退火时容易形成发夹互补结构,在PCR中不能作为模板与引物配对扩增,从而选择性扩增目的基因而抑制非目的基因片段扩增。消减杂交扣除了实验组和对照组之间同源序列,再结合抑制性PCR的动力学富集,实现高效分离低丰度特异性非同源片段。Outlineofsubtractiv

6、esuppressionhybridisation（SSH）2.基因表达连续分析法（serialanalysisofgeneexpression，SAGE）SAGE通过快速和详细分析成千上万个EST来寻找出表达丰度不同的SAGE标签序列，从而接近完整地获得基因组的表达信息。它的显著特点是能够大量获取基因组范围基因表达的类别与丰度。SAGE区别于SSH等其它技术的主要特点是可用于寻找那些较低丰度的转录物，最大限度地收集基因组的基因表达信息，这使之成为从总体上全面研究基因表达、构建基因表达图谱的首选策略。并可在此基础上，发现新的基因。SAGE技术的

7、理论基础：①一段来自于任一转录本特定区域的“标签”（Tag），即长度仅9-14bp的短核苷酸序列，就已包含足够的信息以特异性地确定该转录本。例如：一个标记位点上随机分布的9bp的SAGE标签理论上可以区别49（262144）个转录物（基因）。而人类基因组据估计仅编码80000种转录本，因此在理论上每一个9碱基标签就能够代表一种转录本的特征序列。②如果将短片段标签相互连接、集中形成长的DNA分子，则对该克隆进行测序将得到大量连续的单个标签，并能以连续的数据形式进行处理，这样就可对数以千计的mRNA转录本进行批量分析。③各转录本的表达水平可以用特定

8、标签被测得的次数定量。SAGE技术的原理图3.基因芯片表达技术（DNAMicroarray）利用基因芯片技术同时将大量的探针固定于支持物上，一次可以对