小鼠遗传学及其分类命名

实验室代码
由 Institute for Laboratory Animal Research (ILAR) 来管理实验室 代码 International Laboratory Code Registry (Lab Codes). 环境因素会影响一个品系的特征,所以标明一个品系是从哪来的是 很重要的. http://dels.nas.edu/ilar/codes.asp?id=codes J：The Jackson Laboratory N：National Insititutes of Health Crl：The Charles River Laboratory Rik：The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN)
•
野生型“wildtype” 在自然群体中往往有一种占多数的（因此常被视为正常的）等位基因
基因的命名
• 没有特定的命名体系,因此比较混乱 • 通过基因功能命名 (通常为酶)
– Nos2, Sod1
• 通过基因产物的大小命名
– p53, p21
百度文库
• 通过表型命名
– Apc, Rb, Mom1
• 同物异名
同源导入近交系
·混合近交系 重组近交系/重组同类系 Consomic/ Conplastic strain
亚系的形成
• 近交系的亚系分化是指一个近交系内各个分支的动物之间， 已经发现或十分可能存在遗传差异。通常下述三种情况会 发生亚系分化。 • a) 在兄妹交配代数达40 代以前形成的分支（即分支发生 于F20到F40之间）； • b) 一个分支与其他分支分开繁殖超过100 代； • c) 已发现一个分支与其他分支存在遗传差异。产生这种差 异的原因可能是残留杂合、突变或遗传污染（genetic contamination）（即一个近交系与非本品系动物之间杂交 引起遗传改变）。 • 由于遗传污染形成的亚系，通常与原品系之间遗传差异较 大，因此对这样形成的亚系应重新命名。例如由GLaxo保 持的A近交系在发生遗传污染后，重新命名为A2G。
BALB/c的家谱
1913, Halsey J. Bagg albino 1923, Little & MacDowell, start inbreeding 1927, F12, Muller, University of Texas 1932, Snell(added the /c), University of Texas 1961, Bailey, NIH 1967, F99, Bailey(By), JAX 1975, F136, JAX 1935, F26, Snell moved to JAX 1935, F?, Andervont(An), NIH 1951, F72, NIH ???,NCI, Amsterdam 1973, CIEA, Japan 1989, CLEA, Japan
小鼠基因组学
• 人基因组 ~3 billion bp • 小鼠基因组~ 3 billion bp • 其它模式生物基因组大小 – 果蝇 ~ 140 million bp (21-fold less)
– 线虫 ~ 97 million bp (31-fold less)
– 酵母 ~ 12 million bp (250-fold less) – 细菌 (E. coli) ~ 5 million bp (600-fold less)
近交系代数
• 近交代数表示，一般是在品系符号后括号 里写上代数，并在代数前加写“F”（Filial 的缩写），例如A（F78）。 • C57BL/6J(F？+10 ) • C57BL/6JNga(F73+26)
小鼠品系分类
不同基因型
远交系/封闭群
近交系
根据遗传学分类
•亚系 F1杂合子
同基因型
同源突变近交系
小鼠功能基因组学
• 基因型驱动的或”正向”基因组学
– 引入突变 (遗产工程) – 筛选表型改变 – 具有人为偏好的特点
• 表型驱动的或”反向”基因组学
– 随机突变后观测表型改变或随机引入点突变 (by ENU)观测表型改变 – 找出表型相关基因位点 – 鉴定未知基因,基因功能 – 需要大量筛选工作
近交系的命名
• 基于毛色
DBA (Dilute Brown nonAgouti, first inbred mouse) 基于起源 NZW (New Zealand White) 基于表型 NOD (Non-Obese Diabetic) 其它 BALB/c, C57BL, 129
近交系的命名
• 1．一般均用一个或几个大写英文字母表示， 如A、AE、BA、AKR、DBA、NZB、 STAR、NMRT、NYLR、NZBR等 • 2．有些品系可在大写英文字母间加入一些 阿拉拍数字来表示，如C3H、C57BL、 C57BR、C57L、CC57W、CC57BR等 • 3．非正规的命名，如果已广泛为国际所共 知者，则可保留沿用，如：“129”、 “101”、“615”等
小鼠基因组学
• 小鼠是研究人类基因功能最好的模式动物
– C57BL/6, BALB/c, C3H 是历史上最常使用的小鼠 – C57BL/6, 129, FVB最常使用的基因工程小鼠
• 可获取基因组序列的小鼠品系
– C57BL/6 (NIH Mouse Sequencing Consortium) – A/J2, DBA/2, 129X1/SvJ, 129S1/SvImJ (Celera Genomics)
– 当基因功能确定后命名常会发生改变 – 单个基因有多个功能时通常会有多个名字
基因型/表型
• 基因型(Genotype)
• 狭义 = 个体特定基因的等位基因组成情况 • 广义 = 个体所有基因的整套等位基因(整个遗传背 景或基因组)
• 表型(Phenotype)
• 狭义=因特定基因的等位基因组成而引起的个体 特征 • 广义=因个体的基因组组成而引起的一系列解剖, 生理和行为学等特征
C57BL/6J
The Jackson Locus intact Laboratory Charles River, Margate, UK Locus intact
C57BL/6N
Normal
Reference: Specht CG, Schoepfer R. Deletion of the alpha-synuclein locus in a subpopulation of C57BL/6J inbred mice, BMC Neuroscience 2001: 2: 11.
实验小鼠起源
家鼠起源
M. musculus 各亚种的地理分布
History of the Laboratory Mouse
• • • • • • • 1100 BC- color-variant mice (China) 1909first inbred strain 1929The Jackson Laboratory 1962nude mouse 1980first transgenic mouse 1989first knockout mouse 1990sconditional/inducible knockouts, knock-in, mouse genome project • 2002RNA interference knockouts?
近交系亚系之间的差异
亚系 提供单位 基因型 表型
C57BL/6JOlaH sd
Harlan, Bicester, UK
Implicated in the deletion of the alpha- aetiology of synuclein Parkinson and (Snca)locus Alzheimer diseases Normal
小鼠品系分类
不同基因型
远交系/封闭群
近交系
根据遗传学分类
•亚系 F1杂合子
同基因型
同源突变近交系
同源导入近交系
·混合近交系 重组近交系/重组同类系 Consomic/ Conplastic strain
封闭群（远交群） Closed Colony or Outbred Stock
• 以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个实验动物 种群，在不从其外部引入新个体的条件下，至少 连续繁殖4 代以上，封闭群亦称远交群。 • Lab code: stock symble • 例如：N: NIH
表示由美国国立卫生研究院（N）保持的NIH 封闭群小鼠。
Lac: LACA
表示由英国实验动物中心（Lac）保持的LACA封闭群小鼠。
• 某些命名较早，又广为人知的封闭群动物，名称 与上述规则不一致时，仍可沿用其原来的名称。 如：Wistar大鼠封闭群，日本的ddy封闭群小鼠等。
不同基因型
同基因型
近交的结果
98.7％ homozygosity
小鼠品系分类
不同基因型
远交系/封闭群
近交系
根据遗传学分类
•亚系 F1杂合子
同基因型
同源突变近交系
同源导入近交系
·混合近交系 重组近交系/重组同类系 Consomic/ Conplastic strain
近交系 Inbred strain
• 近交系：经至少连续20 代的全同胞兄妹 交配培育而成，品系内所有个体都可追溯 到起源于第20代或以后代数的一对共同祖 先。 • 经连续20 代以上亲代与子代交配与全同 胞兄妹交配有等同效果。
BALB/cByJ
A 278bps deletion of the acyl-Coenzyme The Jackson A dehydrogenase, Laborator y short chain, (Acads )locus The NIH Locus intact
BALB/cByJ
BALB/cAnN
BALB/cAJcl
免疫反应最强
BALB/c亚系的差异
Substrain Animal Provider Genotype Phenotype
●severe organic aciduria ● hypoglycemia and elevated urinary and muscle butyrylcarnitine concentrations (after 18hrs fasting)
小鼠基因组学
• 小鼠基因组大概包含30,000 到 50,000 个不同基因 (~2000 个每染色体)
– 至少 50% 与人类基因同源 (相似的序列和功能) – 与人类基因同源的小鼠基因的命名 Nitric oxide synthase 2
• Human gene = NOS2 (斜体, 全大写) • Mouse gene = Nos2 (斜体, 首字母大写) • Protein = NOS2 (正体,全大写)
小鼠遗传学及分类命名
顾鹏宇 2008-8
• • • • •
遗传学基础知识 实验小鼠起源 实验小鼠的分类及其命名 遗传监测 繁育体系
分子遗传学
基因（GENE）
•编码特定蛋白产物的DNA序列 •基因可能存在可变形式，称为等位基因（allele）
等位基因(Alleles)
homozygous heterozygous hemizygous
Jon A. Back et al. 2000 Nature Genetics, vol24, 23-25
小鼠品系分类
不同基因型
远交系/封闭群
近交系
根据遗传学分类
•亚系 F1杂合子
同基因型
同源突变近交系
同源导入近交系
·混合近交系 重组近交系/重组同类系 Consomic/ Conplastic strain
亚系的命名
• C57BL/6,C57BL/10 • C57BL/6J,C57BL/6N • 例外BALB/c、C57BR/cd
亚系的命名
更复杂的亚系命名是通过把实验室代码按 顺序写出,不添加斜杠
BALB/cByJ, BALB/cAnN, BALB/cJ C57BL/6JOlaHsdEi
C57BL = parent strain designation 6JOlaHsdEi = substrain designation 6 = line number J = laboratory code Ola = laboratory code Hsd = laboratory code Ei = Laboratory code