基因组研究相关技术

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1、基因组研究相关技术冯静2012.07.16主要内容基因组测序技术宏基因组测序基因组重测序捕获基因组测序比较基因组研究（aCGH芯片）STR/SSR检测技术大规模基因组测序的几个支撑技术Sanger双脱氧末端终止法PCR技术DNA自动测序仪的发展生物信息学分析软硬件设施“双脱氧末端终止”的含义PCR（聚合酶链式反应）原理反应所需物质：DNA模板、引物、DNA聚合酶、dNTP、缓冲液每个循环包括：变性（90℃）、退火（54℃）、延伸（72℃）Sanger双脱氧末端终止法测序原理大规模基因组测序的两种策略克隆重叠群法（CloneContig）全

2、基因组鸟枪法（WholeGenomeShotgun)鸟枪法测序策略鸟枪法测序原理克隆重叠群法(图位法)策略………ATGCCGTAGGCCTAGCTAGGCCTAGCTCGGA……………ATGCCGTAGGCCTAGCTCGGA……基因组DNABAC文库根据物理图谱正确定位的BAC或contig用于鸟枪法测序的候选克隆用于鸟枪法测序的亚克隆测序并组装完整的基因组序列克隆重叠群法测序原理两种大规模基因组测序策略的比较项目策略鸟枪法图位法遗传背景不需要需要（需构建精确的物理图谱）速度快慢费用低高计算机性能高（以全基因组为单位进行拼接）低（以BA

3、C为单位进行拼接）适用范围工作框架图精细图代表测序物种果蝇、水稻人、线虫“WorkingDraft”(90%;4X)FinishedGenome(99.99%;8X)Gap1Gap2Chromosome工作草稿（框架图）与完成图ThesequenceofthehumangenomeC.Venteretal.Science16Feb.291:1304–1351,2001人类基因组计划研究的主要成果和进展表现在这“四张图”上遗传图谱又称为连锁图谱（linkagemap），指基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离物理图谱以定位的DNA标

4、记序列如STS作为路标，以DNA实际长度即bp、kb、Mb为图距的基因组图谱。转录图谱利用EST（expressedsequencetags表达序列标签）作为标记所构建的分子遗传图谱序列图谱通过基因组测序得到的，以A、T、G、C为标记单位的基因组DNA序列宏基因组测序宏基因组测序，是对特定环境（或者特定生境）样品中的微生物群体基因组，进行序列的测定，以分析微生物群体基因组成及功能，解读微生物群体的多样性与丰度，探求微生物与环境、微生物与宿主之间的关系，发掘和研究新的、具有特定功能的基因。宏基因组测序研究避开了微生物分离培养的过程，扩展了微

5、生物资源的利用空间，为研究微生物相互作用提供了有效工具。人体微生物宏基因组测序解析微生物与宿主之间的互作关系筛选疾病关联的微生物揭示疾病与健康个体间的微生物差异鉴定疾病关联的微生物基因及其功能寻找疾病相关联的微生物以及疾病关联的基因疾病预防及诊断通过监测肠道微生物的变化，为疾病的预防起着预警作用微生态制剂开发人体微生物宏基因组测序技术路线技术流程与疾病关联分析环境微生物群落多样性分析细菌扩增区域（16SrDNA）:良好的进化保守性：16SrRNA基因在所有的细菌中都存在良好变异性：该基因由可变区和保守区组成，可变区能在不同菌种之间表现出足

6、够的多态性适宜分析的长度(约为15kb)研究领域：微生物与环境的关系环境治理微生物资源利用全基因组重测序全基因组重测序，是对基因组序列已知的个体进行基因组测序，并在个体或群体水平上进行差异性分析的方法。与已知序列比对，寻找单核苷酸多态性位点（SNP）、插入缺失位点（InDel，Insertion/Deletion）、结构变异位点（SV，StructureVariation）位点及拷贝数变化(CNV)。技术路线分析流程序列捕获测序序列捕获测序：通过定制感兴趣的基因组区域的探针，与基因组DNA进行芯片杂交，将目标区域DNA富集后进行高通量测序

7、的研究策略。目标区域可以是连续的基因组序列，也可以是独立位点或外显子序列。捕获平台液相捕获平台固相捕获平台技术路线比较基因组学比较基因组学：在基因组图谱和测序基础上，对已知的基因和基因组结构进行比较，来了解基因的功能、表达机理和物种进化。揭示非编码功能序列发现新基因发现功能性SNP阐述物种间的进化史阐明人类疾病过程的分子机制种间比较基因组学全基因组的比较研究系统发生的进化关系分析种内比较基因组学同种群体内基因组存在大量的变异和多态性,正是这种基因组序列的差异构成了不同个体与群体对疾病的易感性和对药物与环境因子不同反应的遗传学基础。拷贝数多

8、态性单核苷酸多态性插入缺失变异aCGH芯片aCGH：通过在一张芯片上，用标记不同荧光素的样本同时进行杂交，可检测出样本基因组和对照基因组间DNA拷贝数变化。用于肿瘤及遗传性疾病全基因组CNV检