基因組研究相關(guān)技術(shù)

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1、基因組研究相關(guān)技術(shù)馮靜2012.07.16主要內(nèi)容基因組測序技術(shù)宏基因組測序基因組重測序捕獲基因組測序比較基因組研究（aCGH芯片）STR/SSR檢測技術(shù)大規(guī)模基因組測序的幾個支撐技術(shù)Sanger雙脫氧末端終止法PCR技術(shù)DNA自動測序儀的發(fā)展生物信息學分析軟硬件設(shè)施“雙脫氧末端終止”的含義PCR（聚合酶鏈式反應）原理反應所需物質(zhì)：DNA模板、引物、DNA聚合酶、dNTP、緩沖液每個循環(huán)包括：變性（90℃）、退火（54℃）、延伸（72℃）Sanger雙脫氧末端終止法測序原理大規(guī)?；蚪M測序的兩種策略克隆重疊群法（CloneContig）全

2、基因組鳥槍法（WholeGenomeShotgun)鳥槍法測序策略鳥槍法測序原理克隆重疊群法(圖位法)策略………ATGCCGTAGGCCTAGCTAGGCCTAGCTCGGA……………ATGCCGTAGGCCTAGCTCGGA……基因組DNABAC文庫根據(jù)物理圖譜正確定位的BAC或contig用于鳥槍法測序的候選克隆用于鳥槍法測序的亞克隆測序并組裝完整的基因組序列克隆重疊群法測序原理兩種大規(guī)模基因組測序策略的比較項目策略鳥槍法圖位法遺傳背景不需要需要（需構(gòu)建精確的物理圖譜）速度快慢費用低高計算機性能高（以全基因組為單位進行拼接）低（以BA

3、C為單位進行拼接）適用范圍工作框架圖精細圖代表測序物種果蠅、水稻人、線蟲“WorkingDraft”(90%;4X)FinishedGenome(99.99%;8X)Gap1Gap2Chromosome工作草稿（框架圖）與完成圖ThesequenceofthehumangenomeC.Venteretal.Science16Feb.291:1304–1351,2001人類基因組計劃研究的主要成果和進展表現(xiàn)在這“四張圖”上遺傳圖譜又稱為連鎖圖譜（linkagemap），指基因或DNA標志在染色體上的相對位置與遺傳距離物理圖譜以定位的DNA標

4、記序列如STS作為路標，以DNA實際長度即bp、kb、Mb為圖距的基因組圖譜。轉(zhuǎn)錄圖譜利用EST（expressedsequencetags表達序列標簽）作為標記所構(gòu)建的分子遺傳圖譜序列圖譜通過基因組測序得到的，以A、T、G、C為標記單位的基因組DNA序列宏基因組測序宏基因組測序，是對特定環(huán)境（或者特定生境）樣品中的微生物群體基因組，進行序列的測定，以分析微生物群體基因組成及功能，解讀微生物群體的多樣性與豐度，探求微生物與環(huán)境、微生物與宿主之間的關(guān)系，發(fā)掘和研究新的、具有特定功能的基因。宏基因組測序研究避開了微生物分離培養(yǎng)的過程，擴展了微

5、生物資源的利用空間，為研究微生物相互作用提供了有效工具。人體微生物宏基因組測序解析微生物與宿主之間的互作關(guān)系篩選疾病關(guān)聯(lián)的微生物揭示疾病與健康個體間的微生物差異鑒定疾病關(guān)聯(lián)的微生物基因及其功能尋找疾病相關(guān)聯(lián)的微生物以及疾病關(guān)聯(lián)的基因疾病預防及診斷通過監(jiān)測腸道微生物的變化，為疾病的預防起著預警作用微生態(tài)制劑開發(fā)人體微生物宏基因組測序技術(shù)路線技術(shù)流程與疾病關(guān)聯(lián)分析環(huán)境微生物群落多樣性分析細菌擴增區(qū)域（16SrDNA）:良好的進化保守性：16SrRNA基因在所有的細菌中都存在良好變異性：該基因由可變區(qū)和保守區(qū)組成，可變區(qū)能在不同菌種之間表現(xiàn)出足

6、夠的多態(tài)性適宜分析的長度(約為15kb)研究領(lǐng)域：微生物與環(huán)境的關(guān)系環(huán)境治理微生物資源利用全基因組重測序全基因組重測序，是對基因組序列已知的個體進行基因組測序，并在個體或群體水平上進行差異性分析的方法。與已知序列比對，尋找單核苷酸多態(tài)性位點（SNP）、插入缺失位點（InDel，Insertion/Deletion）、結(jié)構(gòu)變異位點（SV，StructureVariation）位點及拷貝數(shù)變化(CNV)。技術(shù)路線分析流程序列捕獲測序序列捕獲測序：通過定制感興趣的基因組區(qū)域的探針，與基因組DNA進行芯片雜交，將目標區(qū)域DNA富集后進行高通量測序

7、的研究策略。目標區(qū)域可以是連續(xù)的基因組序列，也可以是獨立位點或外顯子序列。捕獲平臺液相捕獲平臺固相捕獲平臺技術(shù)路線比較基因組學比較基因組學：在基因組圖譜和測序基礎(chǔ)上，對已知的基因和基因組結(jié)構(gòu)進行比較，來了解基因的功能、表達機理和物種進化。揭示非編碼功能序列發(fā)現(xiàn)新基因發(fā)現(xiàn)功能性SNP闡述物種間的進化史闡明人類疾病過程的分子機制種間比較基因組學全基因組的比較研究系統(tǒng)發(fā)生的進化關(guān)系分析種內(nèi)比較基因組學同種群體內(nèi)基因組存在大量的變異和多態(tài)性,正是這種基因組序列的差異構(gòu)成了不同個體與群體對疾病的易感性和對藥物與環(huán)境因子不同反應的遺傳學基礎(chǔ)。拷貝數(shù)多

8、態(tài)性單核苷酸多態(tài)性插入缺失變異aCGH芯片aCGH：通過在一張芯片上，用標記不同熒光素的樣本同時進行雜交，可檢測出樣本基因組和對照基因組間DNA拷貝數(shù)變化。用于腫瘤及遺傳性疾病全基因組CNV檢