《解讀基因組序列》PPT課件

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1、5.1在基因序列中定位基因5解讀基因組序列基因測序的后續(xù)工作弄清楚：1.基因組順序中所包含的全部遺傳信息是什么(查找基因)2.基因組作為一個整體如何行使其功能基因定位的兩種常見方法：其一，根據(jù)已知的序列人工判讀或計算機分析尋找與基因有關(guān)的序列（如：序列篩查定位基因）其二，實驗研究，看其能否表達基因產(chǎn)物及其對表型的影響，既實驗分析5.1.1通過序列篩查定位基因細菌DNA的簡單ORF掃描高等真核生物DNA的ORF掃描功能性RNA定位基因同源性搜索和比較基因組學(xué)自動標注基因組序列基因可讀框ORF所有編碼蛋白質(zhì)的基因含有可讀框(openr

2、eadingframesORF)：是由可編碼氨基酸的密碼子組成ORF起始于起始密碼子（一般是ATG）終止于終止密碼子（TAA,TAG,TGA）每個DNA序列有6種可讀框蛋白質(zhì)編碼基因是三聯(lián)密碼子的可讀框雙鏈DNA分子具有6個可讀框?qū)ふ襉RF(ORFscanning)如果DNA序列CG堿基含量占50%則TAA，TAG，TGA每一個將平均每64bp出現(xiàn)一次如果GC含量大于50%那么含A和T堿基的終止密碼子出現(xiàn)的頻率會相對比較少，但是預(yù)期每100—200bp還會出現(xiàn)一次尋找ORF的方式是將100個密碼子作為一個基因長度的下限簡單的ORF

3、掃描細菌DNA簡單的ORF應(yīng)用于細菌DNA序列的掃描可以成功的定位大多數(shù)基因，因為細菌基因間距非常小重疊基因較少，而且細菌基因內(nèi)無內(nèi)含子，ORF連續(xù)。單核李氏桿菌溶血素gln基因基因無內(nèi)含子ORF連續(xù)高等真核生物DNA的ORF掃描高等真核生物基因之間間隔太大發(fā)現(xiàn)家ORF的概率增加高等真核生物基因內(nèi)有內(nèi)含子導(dǎo)致ORF不連續(xù)，外顯子小于100個密碼子因此高等真核生物基因不會以長ORF形式出現(xiàn)在基因組序列中,ORF無法掃描內(nèi)含子使ORF掃描復(fù)雜化河豚魚AF164138序列某段基因分析內(nèi)含子的基因圖ORF掃描的三項改良密碼子偏倚：特定生物

4、體的基因中并不是所有密碼子使用頻率都相等，真正外顯子有所偏倚。外顯子——內(nèi)含子邊界：因為有特定的序列特征而區(qū)分開上游調(diào)控序列：調(diào)控序列有明顯特點，可用來定位基因起始區(qū)外顯子——內(nèi)含子邊界依據(jù)某種生物體的DNA特征進行具體分析：如脊椎動物基因組包含著許多基因上游都有的CpG（CpGisland）島功能性RNA定位基因搜尋編碼RNA二級結(jié)構(gòu)的特征堿基序列搜尋DNA編碼莖環(huán)或發(fā)夾結(jié)構(gòu)的程序搜索與功能RNA基因相關(guān)的調(diào)控序列搜尋緊湊的較小基因組中蛋白質(zhì)編碼基因間的空位置tRNA三葉草結(jié)構(gòu)一個大腸桿菌tRNA基因的序列莖環(huán)結(jié)構(gòu)同源性搜索和比

5、較基因組學(xué)同源性搜索：查詢DNA數(shù)據(jù)庫來判斷所檢測序列是否與已知基因的序列相同或者是相似比較基因組學(xué)：當(dāng)相關(guān)基因組進行比較時，同源基因由于它們的序列相似性很高就容易被鑒別出來，而在第二個基因組中沒有明確同源物的任何ORF都可以很肯定的認為不是基因相關(guān)物種的相似基因組用同線性比較檢測短ORF真實性自動標注基因組序列計算機方法從序列分析開始，運用能掃描ORF、外顯子-內(nèi)含子邊界及上游調(diào)控區(qū)并能在數(shù)據(jù)庫中檢測同源基因ORF的程序進行序列分析。這些程序同時也用于尋找重復(fù)序列及功能RNA基因的特意性特征，而后信息整合分析。5.1.2.基因定

6、位的實驗技術(shù)大多數(shù)基因定位的試驗方法依賴于檢測由基因轉(zhuǎn)錄成的RNA分子。雜交試驗可以判斷某一片段是否含有轉(zhuǎn)錄序列cDNA測序有助于在DNA片段中進行基因作圖精確定位轉(zhuǎn)錄物末端可以準確定位外顯子——內(nèi)含子邊界雜交實驗判斷轉(zhuǎn)錄序列如果用標記的基因組片段與細胞RNA進行northern雜交，就可以檢測到那個片段上的基因所轉(zhuǎn)錄出的RNA。缺點：一些單個基因有兩個或更多長度不等的轉(zhuǎn)錄物mRNA表達時期和部位的特異性northern印跡雜交種屬間印跡cDNA測序有助DNA片段基因作圖將cDNA序列與基因組DNA序列相比較，就可以描述相應(yīng)基因的

7、位置找到外顯子——內(nèi)含子的邊界，兩個決定此方法成功的因素：所研究基因DNA片段表達水平的高低cDNA分子的完整性cDNA合成精確定位轉(zhuǎn)錄物末端將RNA做起始材料進行特殊類型的PCR逆轉(zhuǎn)錄PCR（reversetranscriptasePCR,RT-PCR）快速擴增cDNA末端其他的轉(zhuǎn)錄物準確作圖的方法包括異源雙鏈分析（heteroduplexanalysis）準確定位外顯子——內(nèi)含子邊界外顯子捕獲（exontrapping）：將一特殊類型載體導(dǎo)入合適的真核細胞系中。根據(jù)已知的小基因序列確定出插入的外顯子其實和終止核苷酸的位置，從而

8、準確描述外顯子外顯子捕獲5.2確定單個基因的功能一旦一個新基因在基因組序列中獲得定位，就要探索它的功能問題。大腸桿菌基因組序列中4288個蛋白質(zhì)編碼基因中，以前已經(jīng)鑒定出的基因只有1853個（占總數(shù)的43%）。對于釀酒酵母，此數(shù)值只有30%。像基因