基因组学ppt课件
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功能基因组学课件
《功能基因组学》PPT课件
SAGE 步骤
1. 将5μg含有oligo dT（引物）的磁珠与 RNA混合。
2. 合成双链cDNA。
3. 用NlaⅢ酶消化形成一条链末端有标签 的产物。
4. 将样品分成两份，连接成含有识别序 列的产物，以备用BsmF1消化。
5. 用Mme I切割每一个样品形成约60bp 的标签。
➢ 科学研究已开始进入“后基因组时代”。主要是开展 功能基因组学和蛋白质组学的研究。
➢ 有科学家形象地说道：即使基因测序全部完成，也只 好像是一本没有姓名，只有号码的电话簿。“后基因 组时代”的最终目标，是要把深奥的DNA语言变成一 本大基因百科全书。
《功能基因组学》PPT课件
功能基因组学
功能基因组学，后基因组学(Post genomics)： 利用结构基因组学提供的信息和产物 通过在基因组或系统水平上全面分析基因的 功能 生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转 向对多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。
特定基因检测 突变检测 多态性分析 基因表达谱
• 生物信息学的工具 • 基因相关性研究 • 基因功能 • 药物设计和开发 • 潜在反义试剂开发 • 个体化医疗 • 身份识别 • 基因诊断 • 其他与生物有关的领域
《功能基因组学》PPT课件
例：肿瘤诊断
国外有一临床病人表现出典型的白血病症状，但形态 学检测不典型，根据相关检查，诊断为AML（acute myeloid leukaemia, 急性骨髓白血病），治疗几个月后未见 好转。后来用DNA芯片与病人骨髓的mRNA杂交，结果显示 AML和ALL(acute lymphoblastic leukaemia 急性成淋巴细胞白 血病)基因都表达较低，而在数据分析中发现，编码原肌球 蛋白的基因表达极高，从而确诊为肺泡弹状肌肉瘤，改变 治疗方案，病情出现缓解。
SAGE 步骤
1. 将5μg含有oligo dT（引物）的磁珠与 RNA混合。
2. 合成双链cDNA。
3. 用NlaⅢ酶消化形成一条链末端有标签 的产物。
4. 将样品分成两份，连接成含有识别序 列的产物，以备用BsmF1消化。
5. 用Mme I切割每一个样品形成约60bp 的标签。
➢ 科学研究已开始进入“后基因组时代”。主要是开展 功能基因组学和蛋白质组学的研究。
➢ 有科学家形象地说道：即使基因测序全部完成，也只 好像是一本没有姓名，只有号码的电话簿。“后基因 组时代”的最终目标，是要把深奥的DNA语言变成一 本大基因百科全书。
《功能基因组学》PPT课件
功能基因组学
功能基因组学，后基因组学(Post genomics)： 利用结构基因组学提供的信息和产物 通过在基因组或系统水平上全面分析基因的 功能 生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转 向对多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。
特定基因检测 突变检测 多态性分析 基因表达谱
• 生物信息学的工具 • 基因相关性研究 • 基因功能 • 药物设计和开发 • 潜在反义试剂开发 • 个体化医疗 • 身份识别 • 基因诊断 • 其他与生物有关的领域
《功能基因组学》PPT课件
例：肿瘤诊断
国外有一临床病人表现出典型的白血病症状，但形态 学检测不典型，根据相关检查，诊断为AML（acute myeloid leukaemia, 急性骨髓白血病），治疗几个月后未见 好转。后来用DNA芯片与病人骨髓的mRNA杂交，结果显示 AML和ALL(acute lymphoblastic leukaemia 急性成淋巴细胞白 血病)基因都表达较低，而在数据分析中发现，编码原肌球 蛋白的基因表达极高，从而确诊为肺泡弹状肌肉瘤，改变 治疗方案，病情出现缓解。
动物基因组学PPT课件
常用动物模型
小鼠、大鼠、猴子、狗等都是常用的动物模型。
主要成果
通过动物模型研究，科学家们发现了许多与人类疾病和行为特征相关 的基因和机制，为人类生物学和医学研究提供了重要依据。
农业动物基因组学研究
01
农业动物基因组学研究
农业动物基因组学研究旨在通过基因组学手段改良农业动物的遗传性状，
提高其生产性能和健康水平。
疾病诊断与预防
动物基因组学有助于发现与人类疾病相关的基因变异，为疾病的早期诊断和预防提供依据 。
生物治疗
动物基因组学为生物治疗提供了新的手段，例如基因治疗和细胞治疗等，可用于治疗遗传 性疾病和癌症等疾病。
农业领域
品种改良
动物基因组学为农业领域提供了新的育种手段，通过基因编辑和基因转移等技术，可以 快速培育出抗逆性强、产量高、品质优良的动植物新品种。
主要研究对象
虎、狮、豹、过野生动物基因组学研究，科学家们深入了解了野生动 物的生物学特征、进化和保护情况，为野生动物保护和生 态平衡维护提供了重要依据。
04
动物基因组学应用前景
生物医药领域
药物研发
动物基因组学为药物研发提供了新的途径，通过研究动物基因的表达和调控，可以发现新 的药物靶点，提高药物研发的效率和成功率。
现状
目前，动物基因组学的研究已经取得了丰硕的成果，包括多种动物的基因组测序 和解析，以及基于基因组学的动物功能基因研究和应用探索。同时，随着新一代 测序技术和计算生物学的发展，动物基因组学的研究将更加深入和广泛。
02
动物基因组学基础知识
基因与基因组
01
02
03
基因
遗传信息的最小功能单位， 负责编码蛋白质或RNA分 子。
表观遗传学
小鼠、大鼠、猴子、狗等都是常用的动物模型。
主要成果
通过动物模型研究，科学家们发现了许多与人类疾病和行为特征相关 的基因和机制，为人类生物学和医学研究提供了重要依据。
农业动物基因组学研究
01
农业动物基因组学研究
农业动物基因组学研究旨在通过基因组学手段改良农业动物的遗传性状，
提高其生产性能和健康水平。
疾病诊断与预防
动物基因组学有助于发现与人类疾病相关的基因变异，为疾病的早期诊断和预防提供依据 。
生物治疗
动物基因组学为生物治疗提供了新的手段，例如基因治疗和细胞治疗等，可用于治疗遗传 性疾病和癌症等疾病。
农业领域
品种改良
动物基因组学为农业领域提供了新的育种手段，通过基因编辑和基因转移等技术，可以 快速培育出抗逆性强、产量高、品质优良的动植物新品种。
主要研究对象
虎、狮、豹、过野生动物基因组学研究，科学家们深入了解了野生动 物的生物学特征、进化和保护情况，为野生动物保护和生 态平衡维护提供了重要依据。
04
动物基因组学应用前景
生物医药领域
药物研发
动物基因组学为药物研发提供了新的途径，通过研究动物基因的表达和调控，可以发现新 的药物靶点，提高药物研发的效率和成功率。
现状
目前，动物基因组学的研究已经取得了丰硕的成果，包括多种动物的基因组测序 和解析，以及基于基因组学的动物功能基因研究和应用探索。同时，随着新一代 测序技术和计算生物学的发展，动物基因组学的研究将更加深入和广泛。
02
动物基因组学基础知识
基因与基因组
01
02
03
基因
遗传信息的最小功能单位， 负责编码蛋白质或RNA分 子。
表观遗传学
基因组学PPT课件
9
人类基因组计划的背景-----基因组计划最早始于美国
初衷1945年原子弹事件
1984年12月犹他大学魏特受美国能源部的委托，美国能源部
的广岛之争:突变率调查
资助召开的环境诱变物和致癌物的防护的会议上，
讨论DNA重组技术的发展及测定人类整个基因组
1985年6月，美国加州的会议上， DNA序列的意义，第一次提出测定人体基因和全部DNA序列，
1990年10月1日正式启动实施
目标：完成对人的基因组的30亿个核苷酸对的 全部序列测定工作，阐明人体中全部基因的位置、 功能、结构、表达调控方、德、日、中六国科学家的共同努力下， 2000年6月26日， 国际人类基因组计划与塞莱拉公司联合发布“人类基因组工作草图”。 2001年2月12日 两大科研小组联合发布人类基因组图谱及“基本信息”。宣告人类基因组计划基本完成。10
人类基因组计划是与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划一样伟大宏伟。
人类基因组计划的研究内容
美国的人类基因组计划总体规划是： 拟在15年内至少投入30亿美元，进行对人类全基因组的
分析。 1993年作了修订，其主要内容包括： 人类基因组的基因图构建与序列分析； 人类基因的鉴定； 基因组研究技术的建立； 人类基因组研究的模式生物； 信息系统的建立。 人类基因组研究的社会、法律与伦理问题， 交叉学科的技术训练， 技术的转让， 研究计划的外延等共9方面的内容。
美国能源部正式提出了展开人类
并检测所有的突变，计算真实的突变率。
基因组测序工作，形成了能源部 的“人类基因组计划”初步草案。
1986年6月，新墨西哥州冷泉港吉尔伯特及伯格主持的讨论会上， 进行了可行性讨论。美能源部宣布实施草案。意裔美肿瘤分子生
1987年，美国国家医学研究 院和能源部联合提出了这一 宏伟计划，即HGP）,先期
人类基因组计划的背景-----基因组计划最早始于美国
初衷1945年原子弹事件
1984年12月犹他大学魏特受美国能源部的委托，美国能源部
的广岛之争:突变率调查
资助召开的环境诱变物和致癌物的防护的会议上，
讨论DNA重组技术的发展及测定人类整个基因组
1985年6月，美国加州的会议上， DNA序列的意义，第一次提出测定人体基因和全部DNA序列，
1990年10月1日正式启动实施
目标：完成对人的基因组的30亿个核苷酸对的 全部序列测定工作，阐明人体中全部基因的位置、 功能、结构、表达调控方、德、日、中六国科学家的共同努力下， 2000年6月26日， 国际人类基因组计划与塞莱拉公司联合发布“人类基因组工作草图”。 2001年2月12日 两大科研小组联合发布人类基因组图谱及“基本信息”。宣告人类基因组计划基本完成。10
人类基因组计划是与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划一样伟大宏伟。
人类基因组计划的研究内容
美国的人类基因组计划总体规划是： 拟在15年内至少投入30亿美元，进行对人类全基因组的
分析。 1993年作了修订，其主要内容包括： 人类基因组的基因图构建与序列分析； 人类基因的鉴定； 基因组研究技术的建立； 人类基因组研究的模式生物； 信息系统的建立。 人类基因组研究的社会、法律与伦理问题， 交叉学科的技术训练， 技术的转让， 研究计划的外延等共9方面的内容。
美国能源部正式提出了展开人类
并检测所有的突变，计算真实的突变率。
基因组测序工作，形成了能源部 的“人类基因组计划”初步草案。
1986年6月，新墨西哥州冷泉港吉尔伯特及伯格主持的讨论会上， 进行了可行性讨论。美能源部宣布实施草案。意裔美肿瘤分子生
1987年，美国国家医学研究 院和能源部联合提出了这一 宏伟计划，即HGP）,先期
基因组学ppt课件
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（Physical mapping） 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 种（radiation hybrid）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)。
散的顺序按原来位置组装,需要图譜 进行指导. - 基因组存在大量重复顺序,会干扰排序, 因此要高密度基因组图.
2)由于一些分子标记同基因座位紧密连锁，为靶基因 的图位克隆(map based cloning)提供了可能。
3)遗传图和物理图各有优缺点,必须相互整合校正.
5
二、遗传图与物理图
1）遗传作图（Genetic mapping） 采用遗传学分析方 法将基因或其它DNA分子标记标定在染色体上构建连
由于同源染色体同一区段DNA序列的 差异，当用限制酶处理时，可产生 长度不同的限制性片段。
14
什么是RFLP标记？(2)
Var. A
Var. B
EcoR I will not cut this squence 15
什么是RFLP标记？(3)
16
(二) RFLP methodology
Cutting DNA into smaller fragments by restriction enzymes
2）生化特征表型。如人类血型系列分 析。
10
基因标记并非理想的标记，因为： - 可用作标记的基因十分有限。许多
性状都涉及多基因。 - 用基因做标记将在遗传图中留下大
片的无标记区段，因为存在大量的 基因间区。
2）物理作图（Physical mapping） 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 种（radiation hybrid）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)。
散的顺序按原来位置组装,需要图譜 进行指导. - 基因组存在大量重复顺序,会干扰排序, 因此要高密度基因组图.
2)由于一些分子标记同基因座位紧密连锁，为靶基因 的图位克隆(map based cloning)提供了可能。
3)遗传图和物理图各有优缺点,必须相互整合校正.
5
二、遗传图与物理图
1）遗传作图（Genetic mapping） 采用遗传学分析方 法将基因或其它DNA分子标记标定在染色体上构建连
由于同源染色体同一区段DNA序列的 差异，当用限制酶处理时，可产生 长度不同的限制性片段。
14
什么是RFLP标记？(2)
Var. A
Var. B
EcoR I will not cut this squence 15
什么是RFLP标记？(3)
16
(二) RFLP methodology
Cutting DNA into smaller fragments by restriction enzymes
2）生化特征表型。如人类血型系列分 析。
10
基因标记并非理想的标记，因为： - 可用作标记的基因十分有限。许多
性状都涉及多基因。 - 用基因做标记将在遗传图中留下大
片的无标记区段，因为存在大量的 基因间区。
药物基因组学与临床用药PPT课件
更加个性化的用药方案。
根据患者的基因型选择合适的药 物和剂量，有助于提高药物的疗 效、减少不良反应和降低医疗成
本。
03
药物基因组学与药物作用 靶点
药物作用靶点的定义与分类
药物作用靶点是指药物在体内直接作用或调控的生物学分子，是药物发挥药效的物质基础。根据作用机制，药物作用靶点可 以分为酶、受体、离子通道、转运体等类型。
通过检测患者的基因变异等位基因， 预测患者对特定药物可能产生的不良 反应，降低用药风险。
新药研发与筛选
通过研究基因变异与药物反应的关系， 发现新的药物作用靶点，用于新药的 研发和筛选。
02
药物基因组学与药物代谢
药物代谢酶基因多态性
药物代谢酶基因多态性是指药物代谢酶的基因序列存在多种变异形式，导致酶的活 性、表达水平和功能存在差异。
需要更多的临床验证
虽然药物基因组学在理论上具有指导临床用药的潜力，但仍需要更 多的临床验证和实践经验来证明其实际效果和应用价值。
05
新药研发与药物基因组学
新药研发的流程与挑战
流程
药物发现、临床前研究、临床试 验、上市审批。
挑战
高风险、高投入、长周期、低成 功率。
药物基因组学在新药研发中的应用
药物靶点筛选与验证
优化联合用药方案
通过药物基因组学的研究，可以了解不同药物之间的相互 作用及其对个体基因表达的影响，优化联合用药方案，提 高治疗效果并减少不良反应。
药物基因组学在临床用药中的实践与挑战
临床应用的局限性
目前药物基因组学在临床应用方面仍处于发展阶段，其应用范围 和效果仍有限制和挑战。
缺乏标准化和规范化
目前药物基因组学的研究和应用缺乏标准化和规范化，不同实验室 和研究机构之间的研究方法和结果可能存在差异。
根据患者的基因型选择合适的药 物和剂量，有助于提高药物的疗 效、减少不良反应和降低医疗成
本。
03
药物基因组学与药物作用 靶点
药物作用靶点的定义与分类
药物作用靶点是指药物在体内直接作用或调控的生物学分子，是药物发挥药效的物质基础。根据作用机制，药物作用靶点可 以分为酶、受体、离子通道、转运体等类型。
通过检测患者的基因变异等位基因， 预测患者对特定药物可能产生的不良 反应，降低用药风险。
新药研发与筛选
通过研究基因变异与药物反应的关系， 发现新的药物作用靶点，用于新药的 研发和筛选。
02
药物基因组学与药物代谢
药物代谢酶基因多态性
药物代谢酶基因多态性是指药物代谢酶的基因序列存在多种变异形式，导致酶的活 性、表达水平和功能存在差异。
需要更多的临床验证
虽然药物基因组学在理论上具有指导临床用药的潜力，但仍需要更 多的临床验证和实践经验来证明其实际效果和应用价值。
05
新药研发与药物基因组学
新药研发的流程与挑战
流程
药物发现、临床前研究、临床试 验、上市审批。
挑战
高风险、高投入、长周期、低成 功率。
药物基因组学在新药研发中的应用
药物靶点筛选与验证
优化联合用药方案
通过药物基因组学的研究，可以了解不同药物之间的相互 作用及其对个体基因表达的影响，优化联合用药方案，提 高治疗效果并减少不良反应。
药物基因组学在临床用药中的实践与挑战
临床应用的局限性
目前药物基因组学在临床应用方面仍处于发展阶段，其应用范围 和效果仍有限制和挑战。
缺乏标准化和规范化
目前药物基因组学的研究和应用缺乏标准化和规范化，不同实验室 和研究机构之间的研究方法和结果可能存在差异。
基因组学ppt课件
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6
染色体带型命名
人类染色体带型最早确定的命名方式是从着丝粒向两侧按数字编号, 短臂以p代表 (p=petit),长臂以q代表. 短臂和长臂又可进一步分区，每个区又分为数个亚区， 亚区又可划分为不同的区带，有的区带又可细分为区亚带。
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7
人类染色体核型
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8
四、基因组的结构成分
1) SAR和MAR 2) CpG岛 3) 等高线
5) MAR或SAR之间的距离平均为30 kb, 染色体DNA环突
长约25-600 kb, 因此并非所有MAR或SAR均与基质或
骨架结合. 或这说MAR(或SAR)与基质或骨架结合的
位置是动态的, 不固定的.
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11
SAR和MAR的应用
由于发现许多功能基因的两侧含有SAR或 MAR的结构,并证实SAR和MAR具有阻止 异染色质位置效应和隔离相邻基因彼此干 扰的功能, 因此为了提高转基因的表达水平, 在构建表达载体时可在基因两侧安装SAR 或MAR顺序, 以减少转基因沉默效应.
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12
MAR
的 分 离
编辑课件
13
（2）什么是CpG岛
满足CpG岛的条件为: 1. 连续200 bp的DNA顺序(已修改为500 bp); 2. C+G含量大于50%(已修改为55%); 3. 观测到的CpG双碱基数目与预期的数目
之比大于0.6(已修改为0.65).
(Gardiner-Garden, J.Mol.Bio., 196:261, 1987; Proc Natl Acad Sci USA 99:3740-3745, 2002 )
第6章 真核生物基因组解剖
编辑课件
研究生基因组学PPT课件
研究生基因组学PPT课件
目 录
• 基因组学概述 • 基因组学基础知识 • 基因组学研究方法 • 基因组学在医学中的应用 • 基因组学在农业中的应用 • 基因组学的伦理、法律与社会问题
01
基因组学概述
基因组学的定义与特点
总结词
基因组学的定义、特点与研究对象
详细描述
基因组学是一门研究生物体基因组的学科，其研究对象包括基因组的组成、结构、功能和演化等方面的内容。基 因组学具有系统性、整体性和复杂性等特点，其研究范围涵盖了基因组的结构、功能、进化以及基因组与环境之 间的相互作用等多个方面。
研究作物耐盐碱的基因基础，有助于 培育出能在盐碱地生长的作物品种， 扩大可耕地面积，提高农业生产效益。
抗病性基因
发掘和利用作物的抗病性基因资源， 可以培育出抗病性更强的品种，减少 农药使用，降低生产成本，同时保障 食品安全。
转基因技术与作物改良
转基因技术原理
转基因技术是一种将外源基因导入到生物体基因组中的技术，通 过该技术可以改良作物的性状和产量。
息被滥用或泄露。
基因歧视与公平性问题
基因歧视的问题
基因检测可以揭示个体的遗传疾病风险，这可能会引发 就业、保险等方面的歧视问题。政府应该制定相关法律 和政策，禁止基于基因信息的歧视行为。
公平获取基因技术的机会
虽然基因技术可以带来巨大的益处，但并不是每个人都 能公平地获得这些技术。政府和社会应该采取措施，确 保所有人都能公平地获得基因检测和治疗的机会。
基因表达与调控
基因表达
是指基因经过转录和翻译，将遗传信息转化为蛋白质或RNA分子的过程。
基因调控
是指对基因表达的调节和控制，以确保生物体在生长发育和应对环境变化时能够做Байду номын сангаас适当的反应。
目 录
• 基因组学概述 • 基因组学基础知识 • 基因组学研究方法 • 基因组学在医学中的应用 • 基因组学在农业中的应用 • 基因组学的伦理、法律与社会问题
01
基因组学概述
基因组学的定义与特点
总结词
基因组学的定义、特点与研究对象
详细描述
基因组学是一门研究生物体基因组的学科，其研究对象包括基因组的组成、结构、功能和演化等方面的内容。基 因组学具有系统性、整体性和复杂性等特点，其研究范围涵盖了基因组的结构、功能、进化以及基因组与环境之 间的相互作用等多个方面。
研究作物耐盐碱的基因基础，有助于 培育出能在盐碱地生长的作物品种， 扩大可耕地面积，提高农业生产效益。
抗病性基因
发掘和利用作物的抗病性基因资源， 可以培育出抗病性更强的品种，减少 农药使用，降低生产成本，同时保障 食品安全。
转基因技术与作物改良
转基因技术原理
转基因技术是一种将外源基因导入到生物体基因组中的技术，通 过该技术可以改良作物的性状和产量。
息被滥用或泄露。
基因歧视与公平性问题
基因歧视的问题
基因检测可以揭示个体的遗传疾病风险，这可能会引发 就业、保险等方面的歧视问题。政府应该制定相关法律 和政策，禁止基于基因信息的歧视行为。
公平获取基因技术的机会
虽然基因技术可以带来巨大的益处，但并不是每个人都 能公平地获得这些技术。政府和社会应该采取措施，确 保所有人都能公平地获得基因检测和治疗的机会。
基因表达与调控
基因表达
是指基因经过转录和翻译，将遗传信息转化为蛋白质或RNA分子的过程。
基因调控
是指对基因表达的调节和控制，以确保生物体在生长发育和应对环境变化时能够做Байду номын сангаас适当的反应。
《基因组学》PPT课件
第十章 基因组学 (Genomics)
ppt课件
1
Structural Genomics 结构基因组学 Functional Genomics 功能基因组学
Transcriptomics 转录物组学 Proteomics 蛋白质组学
ppt课件
2
第一节 真核生物基因组组成
Organization of Eukaryotic Genome
ppt课件
16
1. Genetic map 遗传图
The map in which mutant alleles or DNA markers are assigned relative positions along a chromosome on the basis of the recombination frequencies between them
Tetrahymena, GGGGTT Human, GGGATT Telomere-associated sequences: is repetitive and is found both adjacent to and within the telomere. The sequences vary among organisms.
ppt课件
5
Highly repetitive sequences 高度重复序列 5~300bp , 105 copies
Middle-repetitive sequences 中度重复序列 10~1000 copies
Unique sequences 单拷贝序列
ppt课件
6
▪ Gene family（基因家族）: a set of genes in one genome all descended from the same ancestral gene.
ppt课件
1
Structural Genomics 结构基因组学 Functional Genomics 功能基因组学
Transcriptomics 转录物组学 Proteomics 蛋白质组学
ppt课件
2
第一节 真核生物基因组组成
Organization of Eukaryotic Genome
ppt课件
16
1. Genetic map 遗传图
The map in which mutant alleles or DNA markers are assigned relative positions along a chromosome on the basis of the recombination frequencies between them
Tetrahymena, GGGGTT Human, GGGATT Telomere-associated sequences: is repetitive and is found both adjacent to and within the telomere. The sequences vary among organisms.
ppt课件
5
Highly repetitive sequences 高度重复序列 5~300bp , 105 copies
Middle-repetitive sequences 中度重复序列 10~1000 copies
Unique sequences 单拷贝序列
ppt课件
6
▪ Gene family（基因家族）: a set of genes in one genome all descended from the same ancestral gene.
基因组学.ppt1
James Watson
Francis Collins
• 1992年6月，Craig Venter离开国家卫生研 究院，建立了基因研究所（The Institute for GenomeResearch, TIGR），此后， TIGR从流感嗜血菌开始测了大量的细菌基 因组，流感嗜血菌也是第一个被测序的非 寄生物种
• Human genome project • Goal: characterize all human genetic material by • determining the complete sequence of the DNA in the • human genome. • HGP is accomplished by the joint effort between • U.S. Human Genome Project (HGP), composed of the • DOE (Department of Energy )and NIH (National • Institutes of Health), and Celera Genomics
• 1986年3月，1975年诺贝尔奖得主、Salk Institute的癌症研究员杜贝可（Renato Dulbecco）在“Science”期刊上发表文章，题 为“癌症研究的转折点：定出人类基因组序列”。 这片文章引起了美国社论。 • 杜贝可提出了两种基因搜寻路线，即以测序为核 心的“DNA”序列探测和以作图为中心的“基因 图位”克隆。
• 基因组学（Genomics）：研究基因组及其基因的 科学。 • 最初是Thomas Roderick于1986年提出，其主 • 要内容是指基因组作图（Mapping）和测序 • （Sequencing）。 • 21世纪从生物体整体上研究生命现象 • 研究整个物种基因组碱基的组成、基因的结构、 • 基因在染色体上的分布，基因的时空表达和调控 • 网络。
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蛋白质组
1) 蛋白质翻译 2) 蛋白质加工 3) 蛋白质修饰 4) 蛋白质折叠 5) 蛋白质降解
1
真核生物蛋白质合成
2
mRNA翻译调控
两种调控水平: 1) 整体调控: 主要集中在翻译起始 2) 专一性调控: 针对不同的蛋白质合成
3
翻 译 起 始
--
真 核 生 物
(1)
4
翻 译 起 始
-
真 核 生 物
cys, his
no
侧
Glycoophospholipid
链
C-terminus
no
的
Prenyl
cys
no
修
ADP-ribose
?
泛素化
lys
yes no
饰
-------------------------------------------------------------------
24
蛋白质N-端修饰—酰基化
23
蛋 添加的基团 修饰的残基(s)
白
Phosphoryl Methyl
tyr, ser,thr, his lys
质
Acetyl
lys, N-terinus
可逆性
yes yes yes(lys)
氨
Hydroxyl
pro, lys
no
基
Carboxyl
glu
no
酸
Sugars Myristyl
ser, thr, hydroxypro,asn no
甘氨酸在翻译时发生的脂化分子
25
蛋白 质氨 基酸 侧链 的修
饰 -磷酸 化
26
蛋白质的修饰—两类糖基化
27
真核生物的N-联糖基化
28
蛋白质糖基化的过程(1)
29
蛋白质糖基化的过程(2)
30
蛋白质的折叠
31
蛋 白 质 的 折 叠 的 可 逆 性
32
蛋 白 质 折 叠 的 过 程
（1）
33
9
专一性翻译起始调控
10
发夹结构的调控机理
1) 发夹结构由翻译起始复合物eIF4A解除 2) 解除发夹结构需要能量.
11
IRES顺序
1) IRES: internal ribosome entry site 2) IRES的作用: 核糖体可以IRES直接结合
起始翻译, 无需扫描. 适合无帽结构mRNA, 多顺反子的内部 起始翻译. 3) 例子: 无加帽的细胞自身的mRNA和病 毒的无加帽mRNA; SV40重叠基因的 mRNA内部翻译起始.
(2)
5
翻译起始—Kozak顺序（3）
Kozak顺序: ---ACCAUGC--. 6
翻译起始的Kozak顺序
7
不同生物翻译起始顺序比较
8
古细菌的翻译类似真核生物
在许多方面，古细菌翻译更多地类似真核生物而非细菌, 不同之处是，古细菌的70S核糖体、23S、16S和5S rRNA 与真细菌类似。古细菌的翻译方式十分奇特，其rRNA的 碱基配对二级结构与真细菌显著不同，也有别于真核生 物rRNA，但古细菌与rRNA结合的蛋白质却类似真核生 物。古细菌mRNA的5‘-端加帽，3’-端具多聚腺苷酸，翻 译起始与真核生物类似，涉及扫描过程。古细菌的tRNA 有些独特的个性，如三叶草的TψC臂中缺少胸腺嘧啶， 并在不同的位置有些核苷酸发生在真细菌与真核生物中 未见过的修饰。古细菌由翻译起始tRNA携带的甲硫氨酸 并非N-甲基甲硫氨酸，但翻译和延伸因子与真核生物类 似。
蛋 白 质 折 叠
35
分子伴侣（2）
36
蛋 白 质 折 叠 体 的 功 能
37
叶绿体中蛋白质的折叠
38
蛋白质降解
1) 蛋白质降解的场所及装置. 2) 蛋白质降解受严格的程序控制. 3) 蛋白质降解的标签或信号-泛素. 4) 蛋白质选择性降解的过程-泛素化 5) 蛋白质降解是一个涉及众多生物学
2) 含有内切肽的蛋白质必需将内切肽切除 才能成为成熟的蛋白质.
3) 目前已在古细菌,真细菌和真核生物中发 现130多种具内切肽的蛋白质.
4) 内切肽的切除机制基本相同.
19
内 切 肽 的 切 除 过 程
20
内切肽有保守的顺序组成
21
蛋白质剪接(内切肽切除)的分子机制
22
蛋 白 质 反 式 剪 接
除
细胞质中合成的线粒体蛋白质含有前序列(presequence), 类似叶绿体蛋白质的靶向导肽, 进入线粒体时被切除. 16
线粒体蛋白质信号顺序切除
17
哺乳动物阿黑皮质素在不同细胞中的 切割产生不同的多肽激素
18
内切肽(Intein)
1) 所谓内切肽是指翻译产生的多肽序列中 被切除的内部多肽顺序.
1) 真核生物细胞质中80%的蛋白质均被乙酰基化. 2) 细菌中绝大多数蛋白质起始氨基酸甲硫氨酸被
甲基化, 即甲硫甲酰氨酸. 3) 焦谷氨酸(pyroglutamate )为蛋白质N-端的谷氨
酸或谷氨酰胺形成的环酰胺(cyclic amide). 4) 豆蔻酰化(myristoylation) 为信号传导蛋白N-端
2）降解子 酵母中发现至少有10种不同的蛋白质降解 信号氨基酸基序，它们包括：1）N端降解子 （Ndegron），位于蛋白质N端的一段氨基酸顺序。
3）PEST序列 一段位于蛋白质内部的富含脯氨酸 （P）、谷氨酸（E）、丝氨酸（S）和苏氨酸（T） 的顺序。
42
蛋白质降解靶标与蛋白质半衰期
On average, a protein‘s half-life correlates with its N-terminal residue. This is called the N-end rule. 蛋白质半衰期取决于N-端残基的现象称位N-端
12
程 序 性 移 码
13
专 一 性 翻 译 起 始 调 控
14
蛋白质的加工与修饰
蛋白质加工: 1) 引导肽或导肽的切除. 2) 将多肽链可变剪切产生顺序重叠功能各异
蛋白质. 3) 切除蛋白质内部顺序, 连接两侧顺序.
蛋白质修饰: 将蛋白质中的氨基酸进行修饰, 添加不同的化 学基团.
15
进入 叶绿 体或 线粒 体的 蛋白 质引 导肽 的切
功能的环节. 6) 蛋白质降解与基因表达调控.
39
真核细胞内蛋白质降解的场所
动物细胞的溶酶体(lysosome)是蛋白质降解场所. 40
泛素介导的蛋白质降解
41
蛋白质降解靶标
1）毁坏盒 人类蛋白质IκBα和β-catenin以及HIV病 毒Vpu蛋白含有-Asp-Ser-Gly-X-X-Ser-序列，细胞周 期蛋白（cyclin）A、B1和B2含有识别顺序-ArgLeu-Gly-X-X-X-Ile-Gly-，也是蛋白质磷酸化的位点 （Laney Jeffrey D. and Mark Hochstrasser.，1999）。
1) 蛋白质翻译 2) 蛋白质加工 3) 蛋白质修饰 4) 蛋白质折叠 5) 蛋白质降解
1
真核生物蛋白质合成
2
mRNA翻译调控
两种调控水平: 1) 整体调控: 主要集中在翻译起始 2) 专一性调控: 针对不同的蛋白质合成
3
翻 译 起 始
--
真 核 生 物
(1)
4
翻 译 起 始
-
真 核 生 物
cys, his
no
侧
Glycoophospholipid
链
C-terminus
no
的
Prenyl
cys
no
修
ADP-ribose
?
泛素化
lys
yes no
饰
-------------------------------------------------------------------
24
蛋白质N-端修饰—酰基化
23
蛋 添加的基团 修饰的残基(s)
白
Phosphoryl Methyl
tyr, ser,thr, his lys
质
Acetyl
lys, N-terinus
可逆性
yes yes yes(lys)
氨
Hydroxyl
pro, lys
no
基
Carboxyl
glu
no
酸
Sugars Myristyl
ser, thr, hydroxypro,asn no
甘氨酸在翻译时发生的脂化分子
25
蛋白 质氨 基酸 侧链 的修
饰 -磷酸 化
26
蛋白质的修饰—两类糖基化
27
真核生物的N-联糖基化
28
蛋白质糖基化的过程(1)
29
蛋白质糖基化的过程(2)
30
蛋白质的折叠
31
蛋 白 质 的 折 叠 的 可 逆 性
32
蛋 白 质 折 叠 的 过 程
（1）
33
9
专一性翻译起始调控
10
发夹结构的调控机理
1) 发夹结构由翻译起始复合物eIF4A解除 2) 解除发夹结构需要能量.
11
IRES顺序
1) IRES: internal ribosome entry site 2) IRES的作用: 核糖体可以IRES直接结合
起始翻译, 无需扫描. 适合无帽结构mRNA, 多顺反子的内部 起始翻译. 3) 例子: 无加帽的细胞自身的mRNA和病 毒的无加帽mRNA; SV40重叠基因的 mRNA内部翻译起始.
(2)
5
翻译起始—Kozak顺序（3）
Kozak顺序: ---ACCAUGC--. 6
翻译起始的Kozak顺序
7
不同生物翻译起始顺序比较
8
古细菌的翻译类似真核生物
在许多方面，古细菌翻译更多地类似真核生物而非细菌, 不同之处是，古细菌的70S核糖体、23S、16S和5S rRNA 与真细菌类似。古细菌的翻译方式十分奇特，其rRNA的 碱基配对二级结构与真细菌显著不同，也有别于真核生 物rRNA，但古细菌与rRNA结合的蛋白质却类似真核生 物。古细菌mRNA的5‘-端加帽，3’-端具多聚腺苷酸，翻 译起始与真核生物类似，涉及扫描过程。古细菌的tRNA 有些独特的个性，如三叶草的TψC臂中缺少胸腺嘧啶， 并在不同的位置有些核苷酸发生在真细菌与真核生物中 未见过的修饰。古细菌由翻译起始tRNA携带的甲硫氨酸 并非N-甲基甲硫氨酸，但翻译和延伸因子与真核生物类 似。
蛋 白 质 折 叠
35
分子伴侣（2）
36
蛋 白 质 折 叠 体 的 功 能
37
叶绿体中蛋白质的折叠
38
蛋白质降解
1) 蛋白质降解的场所及装置. 2) 蛋白质降解受严格的程序控制. 3) 蛋白质降解的标签或信号-泛素. 4) 蛋白质选择性降解的过程-泛素化 5) 蛋白质降解是一个涉及众多生物学
2) 含有内切肽的蛋白质必需将内切肽切除 才能成为成熟的蛋白质.
3) 目前已在古细菌,真细菌和真核生物中发 现130多种具内切肽的蛋白质.
4) 内切肽的切除机制基本相同.
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内 切 肽 的 切 除 过 程
20
内切肽有保守的顺序组成
21
蛋白质剪接(内切肽切除)的分子机制
22
蛋 白 质 反 式 剪 接
除
细胞质中合成的线粒体蛋白质含有前序列(presequence), 类似叶绿体蛋白质的靶向导肽, 进入线粒体时被切除. 16
线粒体蛋白质信号顺序切除
17
哺乳动物阿黑皮质素在不同细胞中的 切割产生不同的多肽激素
18
内切肽(Intein)
1) 所谓内切肽是指翻译产生的多肽序列中 被切除的内部多肽顺序.
1) 真核生物细胞质中80%的蛋白质均被乙酰基化. 2) 细菌中绝大多数蛋白质起始氨基酸甲硫氨酸被
甲基化, 即甲硫甲酰氨酸. 3) 焦谷氨酸(pyroglutamate )为蛋白质N-端的谷氨
酸或谷氨酰胺形成的环酰胺(cyclic amide). 4) 豆蔻酰化(myristoylation) 为信号传导蛋白N-端
2）降解子 酵母中发现至少有10种不同的蛋白质降解 信号氨基酸基序，它们包括：1）N端降解子 （Ndegron），位于蛋白质N端的一段氨基酸顺序。
3）PEST序列 一段位于蛋白质内部的富含脯氨酸 （P）、谷氨酸（E）、丝氨酸（S）和苏氨酸（T） 的顺序。
42
蛋白质降解靶标与蛋白质半衰期
On average, a protein‘s half-life correlates with its N-terminal residue. This is called the N-end rule. 蛋白质半衰期取决于N-端残基的现象称位N-端
12
程 序 性 移 码
13
专 一 性 翻 译 起 始 调 控
14
蛋白质的加工与修饰
蛋白质加工: 1) 引导肽或导肽的切除. 2) 将多肽链可变剪切产生顺序重叠功能各异
蛋白质. 3) 切除蛋白质内部顺序, 连接两侧顺序.
蛋白质修饰: 将蛋白质中的氨基酸进行修饰, 添加不同的化 学基团.
15
进入 叶绿 体或 线粒 体的 蛋白 质引 导肽 的切
功能的环节. 6) 蛋白质降解与基因表达调控.
39
真核细胞内蛋白质降解的场所
动物细胞的溶酶体(lysosome)是蛋白质降解场所. 40
泛素介导的蛋白质降解
41
蛋白质降解靶标
1）毁坏盒 人类蛋白质IκBα和β-catenin以及HIV病 毒Vpu蛋白含有-Asp-Ser-Gly-X-X-Ser-序列，细胞周 期蛋白（cyclin）A、B1和B2含有识别顺序-ArgLeu-Gly-X-X-X-Ile-Gly-，也是蛋白质磷酸化的位点 （Laney Jeffrey D. and Mark Hochstrasser.，1999）。