解讀基因組序列.ppt

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1、解讀基因組序列1在基因組序列中定位基因通過序列篩查定位基因基因并非是核苷酸的隨機排列，而是具有明顯特征。這些特征決定了一段序列是否是一個基因，而非編碼DNA不具備這樣的特征。開放閱讀框[openreadingframe，0RF]是結構基因的正常核苷酸序列，從起始密碼子（ATG）到終止密碼子（TAA、TGA或TAG）的閱讀框可編碼完整的多肽鏈，其間不存在使翻譯中斷的終止密碼子。ORF的識別是證明一個新的DNA序列為特定的蛋白質編碼基因的部分或全部的先決條件。雙鏈DNA分子有6個閱讀框，每條鏈都按5’到3’的方向閱讀，根據起始核苷酸不同，每條鏈有3個可

2、讀框。2成功尋找ORF的關鍵在于終止子在DNA序列中出現(xiàn)的頻率。在隨機DNA序列中，每個終止子出現(xiàn)的頻率將平均每43=64bp出現(xiàn)一次。隨機排列的DNA不會有許多長度超過50個密碼子的ORF，而實際上，大多數基因長度大于50個密碼子。大腸桿菌基因平均長度：317個密碼子釀酒酵母基因平均長度：483個密碼子人類基因平均長度：450個密碼子最簡單的ORF掃描方式是將100個密碼子作為假定基因長度的下限，并記錄所有大于此值的ORF。3ORF掃描是細菌基因組基因定位的有效方法。此序列包含2個真基因—lacZ和lacY，用直線表示。真基因比假ORF（波浪線）

3、長得多。4單一ORF掃描對高等真核生物DNA效果不佳真核生物基因之間有較大的間隔區(qū)，假ORF出現(xiàn)的可能性增大。真核生物的基因存在內含子，在基因DNA序列中沒有連續(xù)的ORF。將閱讀框和內含子一起連續(xù)掃描往往會造成ORF提前終止。5內含子使ORF掃描復雜化圖示含一個內含子的短基因的核苷酸序列，緊鄰其下的氨基酸序列是正確的翻譯，其中內含子被去除，氨基酸序列被分為兩部分。再下面一行是不考慮內含子而得到的翻譯序列，結果氨基酸序列在內含子中出現(xiàn)了終止。6三項改良1、密碼子偏倚生物有時更加偏愛地使用一個或者一組密碼子的現(xiàn)象。這是在進化過程中基因復制的差異所產生的

4、結果。如人類基因中，亮氨酸大多被CUG編碼，纈氨酸多由GUG編碼。72、外顯子-內含子邊界外顯子/內含子邊界符合的GT-AG規(guī)則3、上游調控序列8基因定位的實驗技術種屬間印記相關生物的同源基因有相似序列而非編碼DNA通常差異很大。如果一個物種的DNA片段與相關物種DNA有同源性，即表明此段DNA含有一個基因。91.堿變性的瓊脂糖凝膠電泳分離的DNA2.通過電泳液的移動轉移膠中的DNA3.固定膠中的DNA4.預雜交、雜交（放射性和熒光檢測）5.結果檢測10重物玻璃板吸水紙濾紙NC濾膜凝膠濾紙支持物轉移緩沖液圖虹吸法轉膜裝置示意圖11準確定位外顯子-內

5、含子邊界外顯子捕獲用于確定基因組DNA表達區(qū)域的一項技術。將擬檢測基因組序列克隆在特異性表達載體所含兩個外顯子之間的一個內含子中進行表達。如果該基因組片段中包含有一個外顯子，表達產生的信使核糖核酸(mRNA)長短會發(fā)生變化，能夠被檢測出來。12確定單個基因的功能利用計算機分析基因的功能同源性搜索的基礎是相關基因有相似的序列，因此可以通過與其他物種中已知序列的相關基因進行序列相似性比較來發(fā)現(xiàn)新基因。同源性反映了進化關系：同源基因有共同的進化祖先，基因之間序列相似。直源基因(orthologousgene)：不同種屬生物間的同源基因旁源基因(paral

6、ogousgene)：存在于同種生物中，常是多基因家族的成員13同源分析可以提供整個基因或基因片段的功能信息兩個核苷酸序列有76%相同，用星號表示，可以作為序列同源的證據。然而，當翻譯成氨基酸序列時，只有28%相同，說明核苷酸水平的相似性是偶然的。通常同源性搜索前先將核苷酸序列轉換成氨基酸序列。14Tudor結構域果蠅tudor蛋白的結構含有10個拷貝的tudor結構域。此結構域也存在于果蠅homeless蛋白和人A-激酶錨定蛋白中，除含有tudor結構域外，這些蛋白并不相似，但每種蛋白活性都與RNA有關。15同源性分析中酵母基因組計劃中的應用已鑒

7、定的基因通過同源性分析鑒定的基因可疑的閱讀框單一孤兒基因孤兒家族未確定的成員16通過實驗分析確定基因功能通過基因失活進行功能分析同源重組可以滅活特定基因表型基因型目的基因的染色體DNA與載體攜帶的破壞基因重組，結果目的基因失活。17缺失框包括抗性基因和其前面在酵母中表達所需的啟動子序列以及兩側的限制性位點。目的基因的首尾兩側插入限制性位點中，將載體導入酵母細胞中。載體上的基因片段與染色體目的基因之間重組，使后者失活。發(fā)生基因破壞的細胞可以鑒定，因為它們表達抗生素抗性基因，可以在含抗生素的瓊脂糖培養(yǎng)基中生長。缺失框18基因敲除小鼠19非同源重組的基因

8、失活轉座子標記(transposontagging)：利用轉座元件插入目的基因使其失活使用重組DNA技術將一種可被半乳糖誘