人类基因组计划与生物信息学

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1、人类基因组计划与生物信息学医学遗传学国家重点实验室2009SEPT.一、人类基因组计划HumanGenomeProject（一）什么是人类基因组计划（二）人类基因组作图与测序（三）人类基因组计划主要成果（四）人类基因组计划的延伸（一）什么是人类基因组计划?基因组(genome)是指细胞或生物体的整套DNA，对于细菌和噬菌体及动植物病毒而言，它们的基因组是指单个染色体上所含的全部DNA，而二倍体及多倍体真核生物的基因组是指维持单倍体最基本的一套染色体DNA。基本概念(一)基因组人的基因组分为细胞核

2、内的核基因组和线粒体的线粒体基因组。人的线粒体基因组DNA全长16569bp，为环形分子。线粒体的变异与癫痫、感觉神经性耳聋、致死性新生儿肌病、非胰岛素依赖性糖尿病等疾病有关。通常所说的基因组研究主要是指核基因组研究，人的基因组由22条常染色体加上X、Y性染色体的DNA组成，大小约为2.9-3.2Gb(Gb，gigabasepair，十亿碱基对)。*人的体细胞除了成熟的红细胞以外，都具有一套完整的基因组DNA。人类单倍体基因组包括24条染色体，约有30亿对碱基，约2.5万个基因。人类基因组计划(HumanG

3、enomeProject,HGP)于1990年10月1日由美国科学家发起并正式启动，它的总体目标是在15年内（1990-2005）投入30亿美元，完成人类基因组全部24条染色体的3109对核苷酸序列分析，并识别所有基因（3~4万个）的位置。基本概念(二)人类基因组计划1985年，RobertSinsheimer在加利福利亚大学SantaCruz分校主持会议，第一次系统讨论人类基因组的测序问题，同年美国能源部的CharlesDeLisi和DavidA.Smith提出一项生物学研究中史无前例的庞大计划――测定

4、人类基因组的全序列。1986年Dulbecco在Science杂志上发表文章，提出要从整体上研究和分析人类基因组，解读人类基因组的全部序列。1987年，美国能源部与美国国立卫生研究院开始为人类基因组计划拨出部分经费，1988年DNA双螺旋结构发现者之一沃森任是年成立的“国家人类基因组研究办公室”的首任主任，国家人类基因组办公室于1989年升级成为国家人类基因组研究中心(NCHGR,NationalCenterofHumanGenomeResearch)。美国于1990年10月1日正式启动了美国的人类基因组计

5、划，当时美国计划在未来的15年内由政府投资共30亿美元支持该项目的研究，计划在随后的15年时间内完成。此后，英国、法国、德国纷纷开展并加入“人类基因组计划”1998年，中国加入“人类基因组计划”此外，日本，丹麦、俄罗斯、韩国、澳大利亚等国亦有不同形式的参与。2000年6月26日，人类基因组“草图”宣布完成。2003年4月15日（纪念DNA双螺旋结构发现50周年）人类基因组计划宣布提前完成。1998年4月杨焕明、于军落户中科院遗传所，提出开展大规模基因组测序的建议。1998年8月中科院遗传所人类基因组中心正式

6、挂牌成立。宣布了开展大规模测序和建设相关技术平台的中心发展计划。1999年2月开始大规模基因组测序技术平台建设。7月，北京华大基因研究中心诞生。2000年4月，1%基因组序列工作框架图完成。该中心拥有各类测序仪80余台，曙光3000超千亿次计算机2台，具有每日测定、分析5000万碱基的能力，在国际人类基因组十六个测序中心中排名第十。人类基因组计划的具体目标人类基因组作图（遗传图谱、物理图谱、转录图谱）及序列分析基因克隆基因组研究技术建立、创新与改进。模式生物基因组的作图和测序。信息系统的建立、信息的储存、

7、处理以及相应软件的开发。人类基因组计划相关的伦理、法律和社会问题（ESLI）的研究。（二）基因组作图与测序作图（Mapping）：将基因组分解为较易操作的小的结构区域，这个过程简称为作图。1、遗传图谱(Geneticsmap)2、物理图谱(Physicalmap)3、DNA序列图(Sequencemap)遗传图谱——确定疾病相关基因在染色体上的相对位置遗传图谱：通过子代中出现重组型的频率或交换值来确定基因间的连锁程度，即基因在染色体上的相对位置与距离。确定基因间连锁关系的方法是进行测交：双隐性纯合个体作为一

8、方亲本与野生型进行杂交，分析子代中出现重组型的频率。遗传图(geneticsmap)/遗传连锁图(geneticlinkagemap)：通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率，确定它们的相对距离而绘制的图谱，距离单位为厘摩（centimorgan,cM）。1%交换值为1cM，人类中这一图距大约相当于1,000Kb(kilobasepair,千碱基对)。几种多态标记:（1）RFLPs（2）STR（3）SNPs第一代遗