天津科技大学分子生物学复习总结(12)
本站小编 免费考研网/2015-09-20
不同种族、不同个体的基因差异(基因组的多样性)以及“正常”与“疾病”基因的差异,只是同一位点上等位基因的差异,所以,人类基因组全序列来自一个“代表性人类个体”,不属于任何供体。
研究发现,人类基因组与其它动物基因组在染色体水平上有“共线”(即同源)现象。
8. 2 CLONE-BYCLONE法与鸟枪法序列分析技术的比较
8. 2. 1 基因组DNA大片段文库的构建
酵母人工染色体技术(yeast artificial chromosome,YAC)为创制基因组物理图提供了极大的方便。除了ARS序列之外,还应加入CEN序列,以提高有丝分裂时的稳定性,降低拷贝数。
又用细菌的F质粒及其调控基因构建细菌染色体克隆载体,称为BAC(Bacterial artificial chromosome),其克隆能力在125~150 kb左右。主要包括oriS,repE(控制F质粒复制)和parA、parB(控制拷贝数)等。
8. 2.2CLONE-BY-CLONE法基因组序列分析技术
8. 2. 3鸟枪法基因组序列分析技术及其改良
受序列分析技术限制,一次测序的长度不能超过1kb,目前往往采用所谓的全基因组鸟枪法测序技术,随机挑选插入基因组DNA的质粒做测序反应,然后用计算机程序进行序列拼接。
对某基因组文库全部克隆片段进行末端序列测定中未测到的碱基数,即缺口(gap),与已测定的总碱基数相关。随着已测定碱基数的增加,缺口的总碱基数目会按照泊松公式的一个推论(P=e-m)迅速减小。
其中P为基因组中某个碱基未被测定的概率,m为所测定的碱基数与基因组大小相比的倍数。m越大P值越小。
鸟枪法测序的缺点: 随着所测基因组总量增大,所需测序的片段大量增加,各个片段重叠成一个连续体的概率是2n2-2n
对鸟枪法的改进
(1) Clone contig法。首先用稀有内切酶把待测基因组降解为数百kb以上的片段,再分别测序。
(2) 靶标鸟枪法(direted shotgun)。首先根据染色体上已知基因和标记的位置来确定部分DNA片段的相对位置,再逐步缩小各片段之间的缺口。
8. 3比较基因组学(Comparative genomics)及功能基因组学研究
基因组的序列可被分为三类(一)通过比较确知其生理功能的;(二)在数据库中有相匹配的蛋白质序列,但并不知道其功能的;(三)在现有数据库中找不到任何相匹配的蛋白质序列的新基因。
8. 3. 1 通过基因组数据进行全局性分析
低等真核生物如酵母、线虫以及高等植物拟南芥,不但基因组比较小,基因密度比较高,百万碱基对中含有200个或更多的基因,基因组90%以上由常染色质组成。
人类基因的平均长度为27kb左右,含有8.8个长约145bp的外显子,内含子的长度却达到3365bp左右,3’非翻译区(UTR)的平均长度为770bp,5’非翻译区的平均长度为300bp,开放读码框的平均长度只有1340 bp,编码447个氨基酸。
原始生物中单拷贝基因较多,流感嗜血杆菌中单拷贝基因占88.8%,酵母中占71.4%,果蝇中占72.5%,线虫中占55.2%,拟南芥中只占约35.0%。
8.3.2通过基因组数据进行比较基因组学研究
尿殖道支原体带有已知最小的基因组,可依此确定能自我复制的细胞必需的一套最少的核心基因。
在一个操纵子中既有参与蛋白质合成的基因gatC,也有参与DNA重组的基因recA和recJ,参与细胞运动的基因pilU,参与核苷酸生物合成的基因cmk和参与脂肪酸生物合成的基因pgsA1.
通过对尿殖道支原体与流感嗜血杆菌这两个亲缘关系较远的生物基因组的比较, 选取其共同的基因(共240个),再加上一些其他基因,最后组成一套含256个基因的最小基因组。
单细胞真核生物酿酒酵母基因组为12,068kb,比单细胞的原核生物和古细菌大一个数量级。
酿酒酵母基因组共有5887个ORF,比原核生物和古细菌要多得多。酿酒酵母的基因密度为1个基因/2kb,小于原核生物流感嗜血杆菌和尿殖道支原体等。
酿酒酵母是最小的真核基因组,裂殖酵母其次,其密度是1/2.3kb,
简单多细胞生物线虫的基因密度为1/30kb。酿酒酵母只有4%的编码基因有内含子,而裂殖酵母则有40%编码基因有内含子。
8. 3. 3 功能基因组学研究
整个基因组序列的获得为生物学带来了一种称为功能基因组学的新方法,即在基因组水平上阐明DNA序列的功能。
人类和各种模式生物的全长cDNA克隆对基因的发现及功能分析都极为有用,因此,获得全长cDNA的技术和发现稀有转录物的技术都将被放在高度优先的地位。
cDNA RACE(cDNA末端快速扩增)
是用于从已知cDNA片段扩增全长基因的方法,它根据已知序列设计基因片段内部特异引物,由该片段向外侧进行PCR扩增得到目的序列。用于扩增5’端的方法称为5’RACE,用于扩增3’端的称为3’RACE。
课外作业了解人类等基因组学研究内容和意义。
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