大规模基因组测序的原理与方法

《大规模基因组测序的原理与方法》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、大规模基因组测序的原理与方法胡松年husn@big.ac.cn元素周期表的发现奠定了二十世纪物理、化学研究和发展的基础元素周期表“基因组序列图”将奠定二十一世纪生命科学研究和生物产业发展的基础！“基因组”----生命科学的“元素周期表”人体解剖图奠定了现代医学发展的基础生命的奥秘蕴藏于“四字天书”之中…GCTTCTTCCTCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCATCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCTTCTTCCTCATTTTCTCTCCACCATGCCGCCACCACGCCACCATGCTTCTTCCTCATC

2、TCGCTTTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCGCTTCTTCCtTCTCT…基因组学的基础理论研究基因组学是要揭示下述四种整合体系的相互关系:基因组作为信息载体（碱基对、重复序列的整体守恒与局部不平衡的关系）基因组作为遗传物质的整合体(基因作为功能和结构单位与遗传学机制的关系)基因组作为生物化学分子的整合体(基因产物作为功能分子与分子、细胞机制的关系）物种进化的整合体(物种在地理与大气环境中的自然选择）基因组学是一个大学科“界门纲目科属种”，地球上现存物种近亿，所有生生灭灭的生物，无一例外，都有个基因组。基因组作为信息载体，它所储存

3、的信息是最基本的生物学信息之一；既是生命本质研究的出发点之一，又是生物信息的归宿。基因组学研究包括对基因产物（转录子组和蛋白质组）的系统生物学研究。基因多态性的规模化研究就是基因组多态性的研究。基因组学的研究必然要上升到细胞机制、分子机制和系统生物学的水平。基因组的起源与进化和物种的起源与进化一样是一个新的科学领域。基因组信息正在以天文数字计算，规模化地积累，它的深入研究必将形成一个崭新的学科。基因组学是一门大科学基因组的信息是用来发现和解释具有普遍意义的生命现象和它们的变化、内在规律、和相互关系。基因组的信息含量高。基因组学的研究又在于基因组间的

4、比较。基因组学的复杂性必然导致多学科的引进和介入（各生物学科、医学、药学、计算机科学、化学、数学、物理学、电子工程学、考古学等）。基因组学研究的手段和技术已经走在生命科学研究的最前沿。基因组信息来自于高效率和规模化所产生的实验数据。人类基因组计划证明了基因组研究的迫切性和可行性。基因组与生命之谜基因组的产生与进化。基因组DNA组分的变化、GC百分比、嘌呤：嘧啶守恒。遗传密码的发生、发展和进化。内含子（尤其是大于100，000核苷酸的大内含子）剪出后的运输和降解。最小内含子的生物学意义。动物基因组与植物基因组在基因分布上的共性和个性。物种衍变过程中基

5、因组水平的变化。基因组大小变化与遗传、分子、细胞机制的关系。“JUNKDNA”的发生、分类、进化与功能。测序设备的垄断和高速度换代8199020052020Year2015201020001995Mb1000Mb4000ABI373ABI377ABI3130ABI3730ABI3730xlGA-IGA-IILessThan5yrsHiSeq1000/2000Mb4500ABI3700ABI3700xlSOLiDSOLiD2SOLiD35500xlSOLiDABI3130xlGA-IIx5500SOLiD测序设备发展现状9第一代（稳定需求）ABi31

6、30xL3730xL3500xL第三代（即将面市）HelicosBiosciencesHelicosGeneticAnalysisSystemPacificBiosciencesRSSystem第二代（高速发展）RocheGenomeSequencerFLXSystemGSJuniorSystemIlluminaGenomeAnalyzerIIxMiSeqHiSeq1000HiSeq2000LifeTechnologies(ABi)5500SOLiD™System5500xLSOLiD™SystemIonTorrentPGM™DanaherMoti

7、onPolonatorG.007CompleteGenomics无锡艾吉因生物信息技术有限公司AG-100深圳华因康基因科技有限公司Pstar-1中科院北京基因组所/半导体所BIGIS-1BIGIS-4大规模基因组测序的几个支撑技术Sanger双脱氧末端终止法PCR技术DNA自动测序仪的发展生物信息学分析软硬件设施“双脱氧末端终止”的含义PCR（聚合酶链式反应）原理反应所需物质：DNA模板、引物、DNA聚合酶、dNTP、缓冲液每个循环包括：变性（90℃）、退火（54℃）、延伸（72℃）Sanger双脱氧末端终止法测序原理大规模基因组测序的两种策略

8、逐步克隆法（ClonebyClone）全基因组霰弹法（WholeGenomeShot-gun)………ATGCCGTAGGC