《基因組學概述》PPT課件

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1、第11章基因組與比較基因組學11.1人工染色體構(gòu)建11.2高通量DNA序列分析技術(shù)11.3新的測序策略--全基因組鳥槍法測序11.4全基因組序列分析--基因組學的新內(nèi)容11.5人類基因組計劃11.6比較基因組學(Comparativegenomics)11.1人工染色體構(gòu)建1983年，美國的Dana-Farber癌癥研究所和哈佛大學醫(yī)學院的教授首次在Nature上發(fā)表文章，報道了構(gòu)建YAC（YeastArtificialChromosome）庫的過程。1987年，Burke等人發(fā)現(xiàn)，僅僅帶有ARS序列(autonomousreplicatingsequ

2、ence)的載體雖然能夠被復(fù)制，但極易在有絲分裂時丟失。即使在選擇培養(yǎng)基上，也只有5%-20%的子代細胞帶有ARS載體。加入Centromeres（CEN）能顯著提高ARS質(zhì)粒在有絲分裂時的穩(wěn)定性，90%以上子代細胞帶有該載體。CEN還能顯著降低拷貝數(shù)，從20-50/細胞降為1-2/細胞。（Science,236:806-812）。人工染色體含有三種必需成分：著絲粒、端粒和復(fù)制起點。著絲粒(CEN)位于染色體中央，呈紐扣狀結(jié)構(gòu)，在有絲分裂時結(jié)合微管并調(diào)控染色體的運動，也是姐妹染色單體配對時的最后位點，接收細胞信號而使姐妹染色體分開。端粒（TEL）：主要

3、功能是防止染色體融合、降解、確保其完整復(fù)制。端粒酶以其自身RNA為模板，在染色體端部添加上端粒重復(fù)序列，并參與端粒長度和細胞增殖的調(diào)控。復(fù)制起點：DNA復(fù)制通常由起始蛋白與特定的DNA序列相互作用開始。載體的概念：1.要把一個有用的基因（目的基因——研究或應(yīng)用基因）通過基因工程手段送到生物細胞（受體細胞），需要運載工具（交通工具）攜帶外源基因進入受體細胞，這種運載工具就叫做載體（vector）。2.凡來源于質(zhì)?；蚴删w的DNA分子，可以插入或克隆DNA片段統(tǒng)稱為vector。3.基因工程所用的vector實際上是DNA分子，是用來攜帶目的基因片段進入受

4、體細胞的DNA。載體的分類分類依據(jù)類別克隆擴增或表達舉例1.按功能分成（1）克隆載體（2）表達載體√√PBR322PCDN32.按進入受體細胞類型分（1）原核載體（2）真核載體（3）穿梭載體PUC8PBUDCE41YE3.按載體來源分病毒載體＋4.按克隆片段得大?。寺∧芰Γ┓?1)<1kb(2)<10kb(3)<22kb(4)<50kb(5)0.1-0.4Mb(6)0.5-2Mb(1)M13(2)plasmid(3)λphage(4)casmid(5)BAC(6)YAC√說明：1.穿梭載體（sbuttlevector）指在兩種宿主生物體內(nèi)復(fù)制的載體分

5、子，因而可以運載目的基因（穿梭往返兩種生物之間，如：YEP,DIDB2192.YACYeastArtificialChromsome由酵母基因和PBR322質(zhì)粒衍生物構(gòu)成，對克隆大的真核基因十分有用，在HGP中發(fā)揮主要作用。3.BAC細菌人工染色體。YAC的主要缺點1．存在高比例的嵌合體，即一個YAC克隆含有兩個本來不相連的獨立片段；2．部分克隆子不穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)代培養(yǎng)中可能會發(fā)生缺失或重排；3．難與酵母染色體區(qū)分開，因為YAC與酵母染色體具有相似的結(jié)構(gòu)。4．操作時容易發(fā)生染色體機械切割。以細菌寄主系統(tǒng)為基礎(chǔ)的克隆載體形成嵌合體的頻率較低，轉(zhuǎn)化效率高，又易

6、于分離。科學家用"染色體建造"法用F質(zhì)粒及其調(diào)控基因構(gòu)建細菌載體，克隆大片段DNA。該質(zhì)粒主要包括oriS，repE（控制F質(zhì)粒復(fù)制）和parA、parB（控制拷貝數(shù)）等成分。BAC的優(yōu)點1．易于用電擊法轉(zhuǎn)化E.coli（轉(zhuǎn)化效率比轉(zhuǎn)化酵母高10-100倍）；2．超螺旋環(huán)狀載體，易于操作；3．F‘質(zhì)粒本身所帶的基因控制了質(zhì)粒的復(fù)制；4．很少發(fā)生體內(nèi)重排。有人把人類染色體端粒DNA上單個α-衛(wèi)星DNA單元多聚化形成1Mb左右的大片段并與人類基因組DNA混合，產(chǎn)生了能被復(fù)制、能正常分裂并得到長期穩(wěn)定保存的人工合成的染色體，長度約為6-10Mb，稱為MAC或

7、HAC。人類基因組線粒體基因組(16.6kb)核基因組(3200Mb)基因外序列基因和基因有關(guān)序列約10%約90%專一或中等重復(fù)序列Non-codingDNA假基因內(nèi)含子基因片段<10%>90%專一的或低拷貝數(shù)序列中度至高度重復(fù)序列20~30%70~80%分散重復(fù)序列串聯(lián)重復(fù)序列/成簇重復(fù)序列約60%約40%蛋白編碼基因rRNA基因tRNA基因CodingDNA在大規(guī)模DNA測序中，目標DNA分子的長度可達上百萬個bp。現(xiàn)在還不能直接測定整個分子的序列，然而，可以得到待測序列的一系列序列片段。序列片段是DNA雙螺旋中的一條鏈的子序列（或子串）。這些序列

8、片段覆蓋待測序列，并且序列片段之間也存在著相互覆蓋或者重疊。在一般情況下，對于一個特定的片段，