复杂基因

编辑:回家网互动百科 时间:2019-11-13 17:08:10
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它是以具有遗传多态性(genetic polymorphism),为“路标”, 以遗传学距离厘摩(cM,centrimorgan)为图距的基因组作图。遗传多态性即在1个遗传位点上具有两个以上的等位基因,在群体中出现频率高于1%的称遗传多态性。厘摩是在减数分裂事件中,两个位点之间进行交换、重组的百分率。1%的重组率称1cM。1cM=1000kb.
中文名
复杂基因
检测方法
DNA chip
意    义
可能与遗传病有关
研究方法
收集样本

复杂基因遗传标记

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⑴ 第一代的DNA遗传多态性的标记是RFLP(restriction fragment length polymorphism),限制性片段长度多态性。DNA序列的改变,甚至于1个限制性内切酶切点的丢失或突变,导致酶切片段长度的变化。可以用常规的琼脂糖凝胶电泳检测出来。1880年,D.Botstein 首先提出的。1987年,H.Donis-Keller等人建立了人类第一张以RFLP为遗传标记的“全遗传图”。
多态性限制位点
DNA * DNA
Allele 1 Allele2
酶切
4个片段 3个片段
RFLP图解,左侧DNA具有一个多态性限制位点(用*表示)
⑵ 第二代的DNA遗传标记是SSLP(simple sequence length polymorphism) 既利用STR(short tandem repeats,简短串联重复),人们把6-12个核苷酸的串联重复作为遗传标记。其最突出的两个优点是:a. 作为遗传标记“多态性”与“高频率”。b. 可采用位点两侧的特异性单拷贝序列作为定点标记,以PCR技术操作。
等位基因1 TCTGAGAGAGG
等位基因2 TCTGAGAGG
等位基因1中的GA序列重复3次,等位基因2中GA序列重复2次。图解SSLP。
⑶ 第三代的DNA遗传标记是SNP(single nucleotide polymorphism,单核苷酸多态性)。SNP于RLFP和STR不同,它是直接以序列的变异作为标记,而不是以片段长度差异作标记。1996年,美国MIT的E. Lander首先提出。人类基因组中每1000 bp就有一个SNP,它占已知多态性的80%,大约有300万以上的SNP,共分三类,一类在编码区的SNP称cSNP(coding SNP);第二类在基因周边叫pSNP (perigenic SNP); 另一类叫插入iSNP (intergenic SNP).
等位基因1 * AGTCAGAATC
等位基因2 AGTCACAATC

复杂基因检测方法

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⒈寡核苷酸杂交分析(Oligonucleotide hybridization analysis),
⒉DNA chip,
⒊动态等位基因特异杂交(Dynamic allele-specific hybridization,DASH)。
原理:由于错配的杂交产物不如完全杂交的产物稳定,故在较低的温度下解链,因此可以通过提高温度来区分等位基因。利用荧光信号的强度来判定。

复杂基因SNP的意义

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1). cSNP可能与人类遗传疾病有关。
2).通过比较不同个体基因组的变异,有助于阐明非编码区的功能。
3). 作为遗传标记,用于定位和识别具有重要功能的基因。

复杂基因物理图

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作为人类基因组计划内容之一的物理图,是指以一段已知DNA片段核苷酸序列标记位置为“路标”(STS,sequence tagged site),以Mb、 或kb作为图距的基因组图。
一个DNA序列要成为STS必须满足两个前提. 首先它的序列是已知的,以便用PCR方法检测.第二个要求是STS必须在待查的染色体上有唯一的定位.

复杂基因物理作图的主要方法

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复杂基因STS作图

STS 最常见的来源是1) 表达序列标签(EST),2) SSLP,3) 随机基因组序列:通过对克隆基因组DNA随机小片段进行测序而获得.
⒉1.3.1.用于STS 作图的DNA片段群(又称作图试剂,mapping reagent)可通过两种途径获得.
A.放射杂交体: 人细胞经X线照射 染色体断裂成碎片段 与
仓鼠细胞融合 杂交细胞体(含5-10Mb人DNA片段).
B. 克隆文库: DNA片段 克隆载体 克隆文库(含DNA片段1-2Mb) 克隆重叠群(clone conting)
C.染色体特异性文库:利用流式细胞仪(flow cytometry).
原理: 由于染色体长度及AT和GC 组成不同,荧光染料强度不同可将染色体区分开.(见图)
⒉2. 限制酶作图: 用不同种类的限制酶切DNA片段,从所切开的片段长度可排列出它们的相互关系.
⒋9 Kb
EcoR1 BamH1 EcoR1+BamH1
⒈5 0.7 1.0 0.2 0.5 1.0
+
⒊4 2.0 1.2 1.2 2.0
B E B B B E B B
⒈2 2.0 or 2.0 1.2
物理图是以DNA克隆片段和相互重叠连接起的相连片段群。
⒉3.FISH-荧光原位杂交
在FISH中,标记物是一段DNA序列,通过用荧光探针杂交获得在染色体上的定位(见图)

复杂基因转录图

即cDNA图,它是以EST(expressed sequence tag)表达顺序标签为路标。转录图的优点是在基因组中仅有1%-5%的序列编码蛋白质。只要先得到一段 cDNA,即EST就可筛选出全长转录本。至1996年底,至少已有60多万个,总长度至少在200Mb以上,经比较、组合、删除相同序列, 现已有3万多个各不相同的独立单位,可能代表了30%-50%基因的大部分信息。

复杂基因序列图

也就是分子水平的最高层次的、最详尽的物理图。测定总长度约为1米,由30亿个核苷酸组成的序列图,是人类基因组计划中最为明确、最为艰巨的定量、定性的任务。

复杂基因研究方法

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1. 收集样本
2. 提取DNA、RNA
3. 限制性内切酶酶切
4. 克隆 YAC库(yeast antificial chromosome), 片段巨大
(0.5-2Mb). BAC (bacterial antificial chromosome)(0.1-0.4Mb) P1噬菌体库(0.1-0.4Mb). and Cosmid克隆库)
5. 测序
6. 杂交(Fish 杂交、染色体定位)

复杂基因成果

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2001年2月15日在”Nature”上发表了人类基因组成果
1. 人类基因组共有2.91Gbp,大约有3-4万个蛋白质编码区,只有2%的基因编码蛋白质,98% 起其他的功能
2. 人类基因组基因分布不均匀,部分基因密集,如19号染色体;部分区域基因贫瘠,如13号染色体。
3. 人类基因组中35.3% 包含重复顺序,其功能尚待研究。
4. 人类基因99.8% 是相同的。0.2%有差异,种族之间无明显差异。
5. 男、女差别。男性基因突变率是女性2倍,大部分遗传疾病基因在Y染色体上。
6. 插入基因约有200多个是来至于细菌的基因,可能是在人类的免疫系统建立之前,寄生于人类身体中的细菌与人类基因交换的结果。
7. 蛋白质组的复杂性,人类的进化不仅靠产生的蛋白质,更重要靠重排已有的蛋白质,实现蛋白质的种类和功能的多样性。

复杂基因中国的研究重点

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中国人类基因组的研究在1994年开始启动,以“中国人类遗传多样性”的研究作为重点,中国占世界人口的22%,有56个民族和许多遗传隔离群,这对中国和世界都是一个重要的贡献。
中国是农业大国,以粮为纲,中国以水稻基因组为研究的重点。
1999年9月中国参与了世界人类基因组大会,接受了完成第3号染色体短臂的序列分析。2001年8月26日通过了人类基因组验收,完成了3000万bp的测序工作,准确率99.99%,共测了12次。

复杂基因HGP研究的意义

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1. 在人类历史上,100多年前Henry Gray绘制了完整的人体解剖图,奠定了现代医学的基础,HGP从分子水平上给人类画了第二张解剖图,揭开了人类生、老、病、死的遗传信息,奠定了现代生物学、现代医学飞速发展的基础。美国NIH研究主任Francis Collins说:“这是人类生命之书第一次展现在我们面前”。此工作可以与阿波罗登月、曼哈顿原子弹计划相比美,美国人类基因组计划领导人之一,Eric Lander评论说:“我们处于这样一个历史时刻,我们爬到了喜马拉雅山的山顶,我们第一次看到了人类基因组的全貌。”
2. 在医学领域,推动了医学的发展,对疾病的发生、发展、诊断、预防提出了全新的概念。
3. 推动了生物界的革命,随着人类基因组的破译,许多生物的基因组相继被揭开,如果蝇、水稻、小鼠、大鼠等。
4. 将生物技术推向新的高峰,如生物信息学等多学科有了新的发展。
5. 产业化革命,生物制药、物种改良。美国2025年基因工程产品产值将达到20%,许多大的公司如杜邦公司、摩托罗拉公司都将投入大批资金。
21世纪是生命科学的世纪,由基因时代创造的基因经济将成为人类社会的主导经济,生物技术与信息技术的结合将是继信息经济(20世纪50年代起)之后的生物信息经济。基因时代这个革命将与工业革命(18世纪60年代,英国率先),信息革命(20世纪50年代,美国率先)一样载入史册。

复杂基因HGP的负面影响

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1. 基因歧视
2. 基因战争,生物武器
3. 基因重组造成生态不平衡
4. 基因对伦理道德的挑战
词条标签:
理学