结构基因组学课件-讲授

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1、结构基因组学结构基因组学：基因组计划基因作图的分子标记基因组作图方法基因组序列的组装结构基因组学(structuralgenomics)：是基因组学的一个重要组成部分和研究领域,它是一门通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基因定位的科学。结构基因组学研究目的主要目的是试图在生物体的整体水平上（如全基因组、全细胞或完整的生物体）测定出（以实验为主、包括理论预测）全部蛋白质分子、蛋白质－蛋白质、蛋白质－核酸、蛋白质－多糖、蛋白质－蛋白质－核酸－多糖、蛋白质与其他生物分子复合体的精细三维结构，以获得一幅完整的、能够在细胞中定位以及在各种生物学代谢途径、生理途径、信号

2、传导途径中全部蛋白质在原子水平的三维结构全息图。结构基因组学研究进展1.蛋白质结构启动计划（ProteinStructureInitiative,PSI）2.欧洲结构蛋白质组计划（StructuralProteomicsinEurope,SPINE）3.蛋白质3000计划4.中国结构基因组计划结构基因组学的目标（1）测定一些经过认真选择可能代表所有的折叠类型的蛋白。（2）测定相当数量的蛋白质结构，这些蛋白质结构来自几种模式生物的蛋白质表达谱或与疾病相关的蛋白质表达谱。结构基因组学重视快速、大量(highthroughput)的蛋白质结构测定。人类基因表达具有组织特异

3、性。某一种组织细胞在一般情况下只表达特定的一组基因，称为表达谱。通过比较正常组织与癌变组织的表达谱，可以发现癌变组织基因表达的变化。癌肿基因组解剖学计划（CancerGenomeAnatomyProject，CGAP）1996年癌肿基因组解剖学计划开始。主要由美国癌症研究所（Nationalcancerinstitute）开展。科学家们发现一个正常细胞在经过一定的分子水平的改变以后就会恶变。这样的变化通常要数年才能完成。癌肿基因组解剖学计划的目的是为研究细胞恶变时发生的分子变化。结构基因组的研究策略DNA测序有一个极大的局限性：即使是最精确的技术，在一个反应中也很难

4、测出大于750bp的序列。这就需要将大分子分解为片段。问题：分析基因组的重复区域时会发生错误。因此，必须首先建立一个基因组的图谱，通过标明基因和其他显著特征的位置，为测序提供指导。一旦得到了基因组的图谱，测序阶段可以采用以下方法进行：全基因组鸟枪法（whole-genomeshotgunmethod）全基因组鸟枪法是一种快速获得真核基因组的方法。2.克隆重叠群法（clonecontigmethod）：（作图法测序，限制测序）。这种逐步测序的方法花时间多，但精确。全基因组鸟枪法测序和克隆重叠群法测序最后都必须将DNA序列回归到基因组图上，因此基因组图的绘制是基因组测序

5、和组装的核心内容容之一，是基因组全面测序的必要前提。传统上将基因组作图方法分为两类。1.遗传作图2.物理作图第2章遗传图绘制学习要点：1.遗传图谱与物理图谱2.遗传作图的标记3.遗传作图的方法2.1遗传图谱与物理图谱1）遗传作图（Geneticmapping）：采用遗传学分析方法将基因或其它DNA序列标定在染色体上构建连锁图。这一方法包括杂交实验，家系分析。遗传图距单位为厘摩(cM),每单位厘摩定义为1%交换率。2）物理作图（Physicalmapping）：采用分子生物学技术直接将DNA分子标记、基因或克隆标定在基因组实际位置。物理图的距离依作图方法而异，如辐射杂

6、种作图的计算单位为厘镭(cR),限制性片段作图与克隆作图的图距为DNA的分子长度，即碱基对(bp,kb)。任何一类图谱都有可识别的标记。遗传图谱的标记是什么呢？标记1标记2标记3染色体上的基因和DNA序列均可作为路标,路标具有物理属性,他们由特定的DNA顺序组成.路标位于染色体上的位置是固定的,不会更改的,因而提供了作图的依据2.2遗传作图中使用的标记遗传标记（GeneticMarkers）：遗传图有特征性的位置标记，用于表示基因组中特定顺序所在的位置。这些标记按孟德尔方式遗传，标记位点应是多态的基因标记DNA标记2.2.1基因是首先被使用的标记在经典遗传学中，研究

7、一种性状的遗传必须要求同一性状至少2种不同的存在形式或称表型。起初只有那些能通过视觉区分的基因表型用于研究。最初的遗传图谱是在20世纪初针对果蝇等生物使用基因作为标记构建的。2.2.2用于遗传学作图的DNA标记基因是非常有用的标记，但并不是理想的。原因：可用作标记的基因十分有限，许多性状都涉及多基因。2.高等生物基因组中存在大量的基因间隔区，遗传图中留下大片的无标记区段。3.只有部分基因其等位基因成员可以通过常规实验予以区分，因而产生的遗传图是不完整的。DNA分子标记的优越性大多数分子标记为共显性，对隐性的性状的选择十分便利；基因组变异极其丰富，分子标记的数量几