功能基因组学

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1、功能基因组学20世纪人类科技史上的三大创举40年代第一颗原子弹爆炸60年代人类首次登上月球90年代人类基因组计划基因组(genome)泛指一个有生命体、病毒或细胞器的全部遗传物质；在真核生物，基因组是指一套染色体（单倍体）DNA。一、基因组学概念及范畴基因组学(genomics)是指发展和应用DNA制图、测序新技术以及计算机程序，分析生命体（包括人类）全部基因组结构及功能。基因组学包括3个不同的亚领域结构基因组学(structuralgenomics)功能基因组学(functionalgenomics)比较基因组学(comparativegeno

2、mics)基因组学概念结构基因组学结构基因组学(structuralgenomics)是通过人类基因组计划HGP的实施来完成的。HGP的内容就是制作高分辨率的人类遗传图和物理图，最终完成人类和其它重要模式生物全部基因组DNA序列测定，因此HGP属于结构基因组学范畴。人类基因组计划（HGP）的研究内容遗传图的分析（Geneticmap）确定基因或DNA标记在染色体上的相对位置与遗传距离物理图的分析（Physicalmap）以已知核苷酸序列的DNA片段（序列标签位点）为路标，以碱基对作为基本测量单位（图距）的基因组图。将各种标记直接定位在基因库中的某

3、个位点上。转录图的分析（Transcriptionalmap）分离纯化mRNA或cDNA比较分析蛋白质的编码能力，使人们有可能系统、全面地从mRNA水平了解特定细胞、组织或器官的基因表达模式，并解释其生理属性，深入认识细胞生长、发育、分化、衰老和疾病发生的机制。序列图分析（sequencemap）测定由30亿个核苷酸组成的全部序列。人类基因组的核苷酸序列图其实是分子水平上最高层次，最详尽的物理图。二、后基因组学的研究（Postgenomeera）人类基因组计划完成之后，生物学被重新划分为前基因组和后基因组两部分。科学研究已开始进入“后基因组时代”

4、。主要是开展功能基因组学和蛋白质组学的研究。有科学家形象地说道：即使基因测序全部完成，也只好像是一本没有姓名，只有号码的电话簿。“后基因组时代”的最终目标，是要把深奥的DNA语言变成一本大基因百科全书。功能基因组学功能基因组学，后基因组学(Postgenomics)：利用结构基因组学提供的信息和产物通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向对多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。功能基因组学的目的基因功能发现基因表达分析及突变检测从基因组整体水平上对基因的活动规律进行阐述。1、功能基因组学的研究内容基因功能的

5、研究基因组的表达及时空调控的研究蛋白质组及蛋白质组学的研究基因组多样性的研究模式生物体的基因组研究2、功能基因组学的研究方法单核苷酸多态性（SNPs）分析表达序列标签（ESTs）分析基因表达的序列分析（SAGE）DNA芯片RNA干扰蛋白质组学（双向电泳—质谱）单核苷酸多态性（Singlenucleotidepolymorphism,SNP)定义单核苷酸多态性是指基因组DNA中某一特定核苷酸位置发生了转换，颠换，缺失和插入等变化而引起的序列多态性，而且任何一等位基因在群体中的频率不小于1%。SNPs在GC序列上出现最为频繁，以C-T最多见。据估计S

6、NPs在人类基因组的平均密度为1/1000，数量巨大，因此多态性信息含量高。中英联合实验室DNA（分子）标记限制性片段长度多态性（restrictionfragmentlengthpolymorphisms,RFLP）简单序列长度多态性（simplesequenecelengthpolymorphisrns,SSLPs)小卫星序列：（MinisatelliteDNA）微卫星序列：（MicrosatelliteDNA,MS）单核苷酸多态性标记（singlenucleotidepolymorphisms,SNP）SNPs与表型编码区内的SNPs可能改

7、变氨基酸残基的种类，这可以直接影响蛋白质的功能；外显子和内含子相连部位的SNPs可能改变外显子一内含子的剪接，影响蛋白质的修饰；在调控区域内的SNPs可以改变mRNA的表达水平和稳定性。以SNPs为基础研究人类疾病遗传学家寻找致病基因的基本策略是：连锁分析和关联分析。连锁分析是确定两个遗传标记或者更多遗传标记之间的物理关系，以确定致病基因的位置。关联分析是研究某种遗传标记与某一特定表型的之间的关系表达序列标签（Expressedsequencetags,EST）ESTs是从已建好的cDNA文库中随机取出一个克隆，从5’末端或3’末端对插入的cDN

8、A片段进行一轮单向自动测序，所获得的约60-500bp的一段cDNA序列。EST的应用构建遗传学图谱遗传图谱、物理图谱和转录图谱,是基因