第06章 基因组学、功能基因

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EMBL（The European Molecular Biology Laboratory）DNA数据库
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2．NCBI基因组数据库的应用
提供的信息
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人的22条常染色体、X和Y染色体目前序列
分析的详细资料 疾病和基因关系的教学用选择性病例
其它生物基因组序列
12．基因表达序列分析
可以快速和详细地分析成千上万个基因。此方法可以 全面提供生物体基因表达谱信息,并具有可定量的优势
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3. 差异显示PCR方法
利用可以扩增细胞内mRNA的几条5′端引物和3′端锚定 引物随机组合，将cDNA进行 PCR扩增
4. 消减杂交法
将实验组mRNA与对照组（也叫驱动组或扣除组） cDNA杂交，或将实验组cDNA与对照组mRNA杂交， 去除杂交体和未杂交上的对照组成分后得到的即为实验 组独有的mRNA或cDNA
的改变的研究
◆建立人类蛋白质组数据库
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基因组学、功能基因组学、蛋白质组学与医学研究
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（4）CGAP 癌症基因组解剖计划
其目标是确定正常、癌前和癌细胞的基因表达 谱，以指导癌症的早期诊断和治疗
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（5）GenBank
是 NIH的基因序列数据库，包含所有已知的 核苷酸及蛋白质序列、以及与之相关的生物学信 息和参考文献
GenBank可查询的信息和应用
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基因 登录基因 利用基因组数据信息发现新基因
1．基因结构与功能的研究 2．基因组信息与疾病易感性的研究
3．基因组与癌症研究
4．疾病的遗传学背景 5．药物基因组学
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三、人类基因组计划数据的利用
1．主要相关数据库
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NCBI基因组站点 /gemome/
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日本DNA数据库DDBJ
http://www.ddbj.nig.ac.jp
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二、基因产物-蛋白质的功能的研究
研究蛋白质的功能才能最终定义基因的功能。 蛋白质的功能可通体外过表达纯化后来进行
三、基因组多样性的研究
在全基因组测序的基础上分析不同人群基因 组的多样性，解释和说明人类的历史和身份、 遗传病产生的起因等
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四、疾病相关基因的再测序
研究内容
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基因组组成元素的识别
预测蛋白产物的功能
基因之间相互作用及比较基因组学研究
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第三节
蛋白质组学
一、蛋白质组学的研究方法 二、蛋白质组数据库
三、蛋白质组学的应用
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蛋白质组、蛋白质组学的概念和研究内容
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蛋白质组（proteome）
指一个细胞或一个组织的基因组所表达的全部 蛋白质
在基因组测序的基础上，对已知疾病基因进 行再测序，就可以识别其中的变异型，从而深 入探讨疾病相关基因的作用机理
五、寻找人类基因的共同变异型
即单核苷酸多态性研究（SNP）研究，可 以发现不同个体在某种生物学性状的差异， 其中包括疾病的易感性
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六、基因组功能注释
指利用生物信息学手段，高通量地注释基因组 所有编码产物的生物学功能
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3. 其它检索系统
（1）日内瓦分子生物学服务网站（ExPASy） （2）Entrez检索系统
由NCBI主持的一个数据库检索系统它包括核 酸、蛋白以及Medline文摘等数据
（3）SWISS-PROT 数据库
是目前最齐全的蛋白序列库
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第二节 功能基因组学
一、基因表达谱的研究 二、基因产物-蛋白质的功能的研究 三、基因组多样性的研究 四、疾病相关基因的再测序 五、寻找人类基因的共同变异型（单核苷酸
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2003年4月14日 人类基因组计划序列测定已经
较原计划提前2年完成
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转录图谱
即基因图谱，是编码蛋白质的序列在基因组中
的位置。可提供人类基因或基因家族的准确数目、 每一基因的序列和在基因组中的位置，并且提供基 因表达的时间和空间关系
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二、人类基因组计划在医学中的意义
可用于
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肽质量指纹谱鉴定技术 (PMF)
蛋白质被识别特异蛋白酶水解后得到的肽片段质量图谱
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肽序列标签串联质谱鉴定技术 (PST)
串联质谱仪可直接测定肽段的序列
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翻译后修饰蛋白质的鉴定
质谱可以进行蛋白质翻译后修饰鉴定
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二、蛋白质组数据库
蛋白序列数据库（SWISS-PROT, TrEMBL） 基因序列数据库（Genbank, EMBL） 蛋白模式数据库（Prosite）
遗传图谱 (genetic map)
物理图谱 (physical map) 序列图谱 转录图谱
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遗传图谱
利用人类基因组中的一些特殊位点作为遗 传标志而进行的基因组分区
遗传标志
基因组中具有遗传多态性的位点
遗传图采用遗传学距离(genetic distance)作为图 距，单位为cM（分摩尔根）。人类基因组的遗传 大小已经确定为3600cM
根据蛋白质的两个一级属性：等电点和分子量的 特异性，将蛋白质混合物在电荷（等电聚焦）和分子 量（变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，SDS-PAGE）两个 水平上进行分离。能同时分辨上千个蛋白质点
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2. 生物质谱与蛋白质鉴定
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质谱分析法
是通过测定样品离子的质荷比(m/z)来 进行成分和结构分析的分析方法
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蛋白质组学（proteomics）
是在整体水平上研究细胞内蛋白质组成及其活 动规律的科学
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蛋白质组学研究内容
细胞或机体全部蛋白质的表达及其活动方式， 包括翻译后修饰、转运定位、结构变化、蛋白质 间相互作用及其与其他分子的相互作用等
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一、蛋白质组学研究方法
1. 双向电泳
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基因表达谱
细胞在特定条件下（不同分化阶段，疾病、 应激等）所表达的基因种类和数量的特定模式
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基因表达谱研究方法
1．基因芯片技术
将大量已知序列的核酸探针分子固定于支持物上后与 标记的样品cDNA杂交，杂交信号阳性的探针分子就是在 组织或细胞中表达的分子片段。可以一次性对细胞内多种 核酸分子进行检测和分析
蛋白二维凝胶电泳数据库
蛋白三维结构数据库（PDB, FSSP）
蛋白翻译后修饰数据库（O-GLYCBASE）
基因组数据库（GDB, OMIM） 代谢数据库（ENZYME）
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三、 蛋白质组学的应用
◆ 针对某些与特定的生物学机理相关联的蛋白质群
体的研究
◆应用于正常和疾病状态下蛋白质组及其表达模式
与医学有关的基因组数据
（1） OMIM
该数据库收集和更新人类基因和遗传病中的变 异信息
（2）SAGE map
是专门设计的一项获得基因表达定量资料的技 术，实验技术本身包括了分子生物学、DNA序列 分析和生物信息学等技术
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（3）Genes and Disease
一个面向学生和公众的网站，提供一些疾病 与基因关系的实例
第六章
基因组学、功能基因组学、 蛋白质组学
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第一节
第二节 第三节
基因组学
功能基因组学 蛋白质组学
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第一节 基因组学
一、人类基因组计划的研究内容
二、人类基因组学计划在医学中的意义 三、人类基因组计划数据的利用
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基因组、基因组学的概念
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基因组 (genome)
多态性研究）
六、基因组功能注释
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功能基因组学的基本概念研究内容
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功能基因组学（functional genomics）
研究基因组中所有基因的功能的科学
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研究内容
主要包括基因组的表达、蛋白质产物的功能、基 因组多样性的研究、基因组功能注释
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一、基因表达谱的研究
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物理图谱
一种对人类基因组进行分区的图谱 作图标志 各种已知序列的DNA片段，这种标志称为 STS（sequence tagged site）
物理图谱与遗传图谱可以进行转换
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序列图谱
是物理图谱的延伸，是最详细和最准确的物理图谱
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2000年6月
人类基因组工作草图完成
在个体水平代表个体所有遗传性状的总和；
在细胞水平是一个细胞所有染色体的总和；从分 子角度认识，基因组代表了一个物种的所有DNA
分子的总和
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基因组学 (genomics)
是阐明整个基因组的结构、结构与功能的关
系以及基因之间相互作用的科学
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一、人类基因组计划的研究内容