人类基因组计划进展和内容
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人类基因组计划的进展和内容
Human Genome Project HGP
Sequence the 3 billion base pairs of human
DNA and identify the 100,000 genes
contained in the human genome • 测定人类染色体DNA上的30亿个核苷酸的排列顺序 • 确定染色体上的大约10万个基因
Clone A
B
C
D
E
F
G
*
*
*
All restriction fragments within a clone selected for the tiling path must be ve*rified by their presence in overlapping clones.
**
: insert fragments : vector fragments
片段之间的缺口。
Regional mapping
已知基因位置
由已知基因向两端未知区域分别测序
Regional mapping
片段之间还存在未知缺口序列
Regional mapping
Minimal tiling path selected for sequencing.
缺口片段逐渐减少，最后完成拼接
Shotgun Sequencing III: FINISHING
Restriction fragment fingerprinting
- BAC clones are grown in 96-well format - Hind III digest - 1% agarose
>20 kbp
Molecular weight marker every 5th lane
BCM-
HGSC
基因组测序 鸟枪法测序的原理及过程
全基因组鸟枪法测序的主要步骤
第一，建立高度随机、插入片段大小为2kb左的 基因组文库。 第二，高效、大规模的末端测序。对文库中每一 个克隆，进行两端测序。 第三，序列集合。TIGR发展了新的软件，修改 了序列集合规则以最大限度地排除错误的连锁匹 配。 第四，填补缺口。
2000六月二十六日 科学家公布人类基因组工作草图。
不同的生物基因组序列大小比较
Human
3.0 x 109
Mouse
3.0 x 109
Drosophila
1.1 x 108
Worm
1.0 x 108
Dictyostellium 3.4 x 107
Yeast
1.2 x 107
Bacteria 1.0 - 5.0 x 106
• 序列图谱： 30亿个核苷酸组成的人类基因组的序列图
• 基因图谱： 人类基因组中鉴别出占据2-5%长度的 全部基因的位置、结构与功能
人类基因组计划大事记
• 一九九○年十月 誉为生命科学「阿波罗登月计划」的国际人类基因组 计划启动。
• 一九九八年五月 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司，目 标是投入三亿美元，到二○○一年绘制出完整的人体 基因组图谱，与国际人类基因组计划展开竞争。 十月二十三日 美国国家人类基因组研究所在美国《科学》杂志上发 表声明说，人类基因组计划的全部基因测序工作将比 原计划提前两年，即在二○○三年完成。
人 类 的 染 色 体 组 成
基因和染色体的关系
HGP的基本任务
• 遗传图谱：基因连锁图
• 物理图谱： 人类基因组的不同载体DNA克隆片 段重
叠群图，大片段限制性内切酶切点图，DNA片 段（探针）或一段特异DNA序列（STS）的路 标图，以及基因组中广泛存在的特征性序列等 的标记图，人类基因组的细胞遗传学图，最终 在分子水平上与序列图的统一。
Low Base Quality
Single Stranded Region
百度文库
Sequence Gap
Consensus
Mis-Assembly
(Inverted)
BCMHGSC
Shotgun Sequencing III: FINISHING
Low Base Quality
Single Stranded Region
~300 bp
限制性酶切指纹图谱
Contig assembly
FPC* Overlap identification by restriction pattern similarities Facilitated contig assembly
*Sanger Centre
C. Soderlund, I Longden and R. Mott
Sequence Gap
Consensus
Mis-Assembly
(Inverted)
BCMHGSC
Shotgun Sequencing III: FINISHING
Single Stranded Region
Sequence Gap
Consensus
Mis-Assembly
(Inverted)
BCMHGSC
BCMHGSC
Shotgun Sequencing I :RANDOM PHASE
Bac Clone: 100-200 kb
Random Reads
Sheared DNA: 1.0-2.0 kb
Sequencing Templates:
BCMHGSC
Shotgun Sequencing II:ASSEMBLY
高等真核生物（如人类）基因组中有大量重复序 列，导致判断失误
对鸟枪法的改进
(1) Clone contig法。首先用稀有内切酶把 待测基因组降解为数百kb以上的片段，再
分别测序。
(2) 靶标鸟枪法(direted shotgun)。首先根 据染色体上已知基因和标记的位置来确定 部分DNA片段的相对位置，再逐步缩小各
• 1999年九月 中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组
全部序列的百分之一，也就是三号染色体上的三千万 个硷基对。中国是继美、英、日、德、法之後第六个 国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的唯 一发展中国家。
十二月一日
国际人类基因组计划联合研究小组宣布，他们完整地 破译出人体第二十二对染色体的遗传密码，这是人类 首次成功地完成人体染色体基因完整序列的测定。 2000年四月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了 百分之一人类基因组的工作框架图。
Human Genome Project HGP
Sequence the 3 billion base pairs of human
DNA and identify the 100,000 genes
contained in the human genome • 测定人类染色体DNA上的30亿个核苷酸的排列顺序 • 确定染色体上的大约10万个基因
Clone A
B
C
D
E
F
G
*
*
*
All restriction fragments within a clone selected for the tiling path must be ve*rified by their presence in overlapping clones.
**
: insert fragments : vector fragments
片段之间的缺口。
Regional mapping
已知基因位置
由已知基因向两端未知区域分别测序
Regional mapping
片段之间还存在未知缺口序列
Regional mapping
Minimal tiling path selected for sequencing.
缺口片段逐渐减少，最后完成拼接
Shotgun Sequencing III: FINISHING
Restriction fragment fingerprinting
- BAC clones are grown in 96-well format - Hind III digest - 1% agarose
>20 kbp
Molecular weight marker every 5th lane
BCM-
HGSC
基因组测序 鸟枪法测序的原理及过程
全基因组鸟枪法测序的主要步骤
第一，建立高度随机、插入片段大小为2kb左的 基因组文库。 第二，高效、大规模的末端测序。对文库中每一 个克隆，进行两端测序。 第三，序列集合。TIGR发展了新的软件，修改 了序列集合规则以最大限度地排除错误的连锁匹 配。 第四，填补缺口。
2000六月二十六日 科学家公布人类基因组工作草图。
不同的生物基因组序列大小比较
Human
3.0 x 109
Mouse
3.0 x 109
Drosophila
1.1 x 108
Worm
1.0 x 108
Dictyostellium 3.4 x 107
Yeast
1.2 x 107
Bacteria 1.0 - 5.0 x 106
• 序列图谱： 30亿个核苷酸组成的人类基因组的序列图
• 基因图谱： 人类基因组中鉴别出占据2-5%长度的 全部基因的位置、结构与功能
人类基因组计划大事记
• 一九九○年十月 誉为生命科学「阿波罗登月计划」的国际人类基因组 计划启动。
• 一九九八年五月 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司，目 标是投入三亿美元，到二○○一年绘制出完整的人体 基因组图谱，与国际人类基因组计划展开竞争。 十月二十三日 美国国家人类基因组研究所在美国《科学》杂志上发 表声明说，人类基因组计划的全部基因测序工作将比 原计划提前两年，即在二○○三年完成。
人 类 的 染 色 体 组 成
基因和染色体的关系
HGP的基本任务
• 遗传图谱：基因连锁图
• 物理图谱： 人类基因组的不同载体DNA克隆片 段重
叠群图，大片段限制性内切酶切点图，DNA片 段（探针）或一段特异DNA序列（STS）的路 标图，以及基因组中广泛存在的特征性序列等 的标记图，人类基因组的细胞遗传学图，最终 在分子水平上与序列图的统一。
Low Base Quality
Single Stranded Region
百度文库
Sequence Gap
Consensus
Mis-Assembly
(Inverted)
BCMHGSC
Shotgun Sequencing III: FINISHING
Low Base Quality
Single Stranded Region
~300 bp
限制性酶切指纹图谱
Contig assembly
FPC* Overlap identification by restriction pattern similarities Facilitated contig assembly
*Sanger Centre
C. Soderlund, I Longden and R. Mott
Sequence Gap
Consensus
Mis-Assembly
(Inverted)
BCMHGSC
Shotgun Sequencing III: FINISHING
Single Stranded Region
Sequence Gap
Consensus
Mis-Assembly
(Inverted)
BCMHGSC
BCMHGSC
Shotgun Sequencing I :RANDOM PHASE
Bac Clone: 100-200 kb
Random Reads
Sheared DNA: 1.0-2.0 kb
Sequencing Templates:
BCMHGSC
Shotgun Sequencing II:ASSEMBLY
高等真核生物（如人类）基因组中有大量重复序 列，导致判断失误
对鸟枪法的改进
(1) Clone contig法。首先用稀有内切酶把 待测基因组降解为数百kb以上的片段，再
分别测序。
(2) 靶标鸟枪法(direted shotgun)。首先根 据染色体上已知基因和标记的位置来确定 部分DNA片段的相对位置，再逐步缩小各
• 1999年九月 中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组
全部序列的百分之一，也就是三号染色体上的三千万 个硷基对。中国是继美、英、日、德、法之後第六个 国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的唯 一发展中国家。
十二月一日
国际人类基因组计划联合研究小组宣布，他们完整地 破译出人体第二十二对染色体的遗传密码，这是人类 首次成功地完成人体染色体基因完整序列的测定。 2000年四月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了 百分之一人类基因组的工作框架图。