Nature:首张人类表观基因组图谱绘制成功

合集下载

美科学家公布首张“人类表观基因组图谱”,有助于了解基因组如何影响健康

美科学家公布首张“人类表观基因组图谱”,有助于了解基因组如何影响健康
不止一个位置 出现的遗传密码
区域 ; 是 有 超 过 20个 基 因 可 以失 去其 在 染 色 体 上 的 两 个 二 5
“ 贝” 拷 中的一个 , 且不会对 人体健康 产生重大影 响; 三是 有
5 6个基因可以合并 在一起 , 有可能形成新的合成基 因。 专家说 , 人类基因的“ 蓝图” “ 类基 因组 ” 但是我们 是 人 , 每个人都是基因组 和环境差异 造就的独 一无二 的个体 。了
杂志网络版上。
这 一成果对人类表 观遗传学 研究作 出贡献。表观 遗传 被称为基 因疾病和环境之间 “ 迷失的桥梁 ” 。研究和 阐明表 观基因组并绘就其全 图谱 , 将有助于了解基 因组究竟 如何 影
薯是除玉米 、 水稻和小麦 以外的世界第 四大粮食 作物。研究 人员认为 , 该项研究对于养 活全球 6 人具有 十分重大 的 3亿
研究显示 , 马铃薯基 因组 含有 1 2条染色体 , 共包括 8 4 .
亿个碱基对 , 约为人类基 因组大小 的四分之一。科学家们此
次绘制的图谱包括 了 9 %的马铃薯基 因。 5 早在 70 00多年前南 美洲就已经 开始种植马铃薯。马铃
干细胞 和肺部纤维细胞 。相关研究报 告 已经发表 于《自然》
美 国科学家在研究 中先将细胞核浸泡在甲醛溶液 中, 使
据中国军 网 20 0 9年 9月 2 4日援 引新华社 伦敦 9月 2 4
D A链上相互分离而在空间上相互邻近 的 D A紧密黏合在 N N

日电 , 国《自然》 英 杂志 9月 2 4日以封面文章 刊登 了美 国和
印度科学家的这一研究结果 。
消息介绍 , 数十年来 , 许多 生物学 家认为人类 基 因组 的 紧密结构不仅是一种有效的储存构造 , 而且 与其功能 和相互

人类基因组图谱的构建

人类基因组图谱的构建

人类基因组图谱的构建人类基因组图谱是人类基因学领域的里程碑式成果,它展示了人类所有基因组的组成和动态变化。

基因组图谱的构建是一个巨大的、跨学科的合作工程,涵盖了生物信息学、计算机科学、统计学等多个领域。

本文将探讨人类基因组图谱的构建过程、意义和未来发展趋势。

一、基因组图谱的构建过程人类基因组图谱是由国际人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)负责构建。

该计划于1990年启动,由美国国立卫生研究院和美国能源部合作开展,还邀请了英国、法国、日本、德国和中国等国家的科学家共同参与。

经过13年的努力,该计划于2003年6月正式完成,整个工程投入了超过30亿美元。

构建人类基因组图谱的第一步是测序。

科学家通过高通量测序技术对完整的人类DNA进行快速扫描,分析出其中包含的所有基因序列,并将其整合成基因组序列。

随着技术的不断进步,测序的效率和精度也得到了极大的提高。

目前,三代测序技术已经可以实现单分子测序,从而提高了数据的准确性和可靠性。

基因组图谱的构建还需要进行大量的数据处理和分析。

科学家需要将测序获得的原始数据进行清洗和整理,然后通过计算机程序进行比对、注释和分析。

这些工作需要大量的计算机资源和专业软件的支持,也需要有严格的数据保密措施和道德伦理规范的约束。

二、基因组图谱的意义人类基因组图谱的完成对生命科学和医学研究产生了深远的影响。

首先,它为我们提供了一个更加全面和深入的了解人类基因组的平台。

我们可以通过对基因序列、结构和功能的分析,揭示人类基因组的本质和生物学特性。

这促进了我们对人类健康、疾病、遗传学和进化等方面的研究。

其次,基因组图谱的完成为人类基因序列的比较和分析提供了更加可靠的基础。

我们可以将人类基因组与其他物种的基因组进行比较,了解它们之间的相似性和差异性。

这有助于我们从宏观和微观两个层面研究生物进化和生物多样性,并揭示生物学的普遍规律。

最后,基因组图谱的完成提高了人类健康管理和疾病预防的水平。

个人DNA图首次完整破译

个人DNA图首次完整破译

人类第一个个体基因组图谱近日完成。

利用基因排序技术,科研人员成功绘制了著名基因科学家克雷格·文特尔个人完整的DNA蓝图。

研究刊登在近日美国《公共科学图书馆·生物学》上。

既是论文作者,又是研究对象的文特尔说,新遗传密码的解读将加快预防性药物的研制过程。

文特尔的基因编码,与2001年"人类基因组计划"发表的两份人类基因组图谱作了比较,结果表明,人类遗传变异的数量比预想丰富的多。

研究人员利用从文特尔DNA中提取的1900万条基因序列和另外的1300万条序列,使用最新的方法详细检测了不同版本的、相同染色体的基因序列。

最终发现了400万种变异,这表明DNA变异可能比之前认为的多出7倍。

研究颠覆了遗传学的观点:所有人的同一性可达到99.9%。

新基因组中发现的变异数量和种类远远超过之前确定的单核苷酸多态性(SNP)。

科学家曾一度认为,单核苷酸多态性是导致人类遗传特征和疾病易感性差异的关键性因素。

此次个体基因组提供的新数据显示,在基因组序列中有44%以上的基因出现了变异。

研究报告联合执笔人、遗传学家史蒂芬·谢尔表示:"这一比例让遗传学家和生物学家疑惑了100年。

" 蓝眼睛的文特尔说:"最出乎意料的一点是,人与人之间的差别远远超过预想,在分析我的基因编码后,就连我的眼睛是不是蓝色都不能100%地确定。

" 此项研究还说明,并不是有了每个人的基因图谱,其患各种疾病的风险就一目了然。

基因图仅对少数几种疾病来说是肯定的,如亨廷顿舞蹈病,但大多数其他疾病是基因与环境之间更为复杂的互动的结果,比如心脏病风险的变异基因。

根据文特尔的预测,在5年时间内,更为快速和低廉的排序技术可以检测1万人的完整基因组,一旦完成这些基因组的排序,我们便可以知道哪些疾病是由遗传因素造成的,哪些又是由环境造成的。

基因图谱之父不会用基因来改造人类

基因图谱之父不会用基因来改造人类

2009年5月51日晚7点,英国大使馆文化教育处会议室,在一片瞩目和掌声中,满头银发、西装配搭休闲裤的约翰萨尔斯顿大步走来。

在用中文简单问候了“大家好”后,这位67岁的“基因图谱之父”随即展开了自己的演讲,演讲的题目名为“科学与伦理的向左走与向右走”。

基因的秘密“为什么有些人比另一些人更容易感冒?为什么有些人比另一些人更爱发脾气?除了后天的个性外,主要是先天的基因在不知不觉地影响着我们。

”作为排列出首份动物基因图谱的科学家,2002年诺贝尔生理学或医学奖得主——萨尔斯顿的开场白并没有拉出一副“高深莫测”的架势。

“每个人的身体细胞包含大约30亿个碱基对配对。

它们以生物特有的方式排列组合,构成了人体基因组,从而确定和影响每个人不同的身体特征,决定你是你而不是我。

”萨尔斯顿说,如果能确认每一个碱基对的序列,将这些密码全盘破解,则能最大程度地预防和治疗人类现有的5000多种遗传类及心血管疾病。

就目前而言,科学界对于单基因病,比如视网膜母细胞瘤,已经能实现有效的治疗。

但对于复杂的多基因病,比如癌症,仍无有效对策。

1998年,萨尔斯顿成功绘出了体长仅一毫米的透明线虫的基因组图,这是人类第一次绘出动物的基因组图。

之后,国际人类基因组计划启动,萨尔斯顿作为学科带头人,在1992年至2000年间,带领剑桥桑格研究中心的科学家终于绘制出人类基因草图。

近年来,随着基因探索的不断深入,各种基因药物、基因治疗开始走进人们的生活,随即引发了一场“利用基因改变遗传信息是否遵从伦理”的争论。

萨尔斯顿怀揣自己的主张,亦由此调整了工作重心,目前他正在担任英国曼切斯特大学科学道德及创新学院主任。

2009年1月9日,世界第一个“无癌宝宝”在英国伦敦降生。

这则新年“喜讯”,被媒体评价为在基因医学的发展中具有里程碑式的意义。

该“无癌宝宝”是一名试管婴儿,女婴的父系和母系家族几代以来,都有人患乳腺癌或卵巢癌。

为避免后代继续遗传这种基因,夫妇俩决定进行人工受孕,并在胚胎植入母体前进行基因检测。

2001年正式公布的人类基因组草图有差错

2001年正式公布的人类基因组草图有差错

化很多。” 专家们认为,人体的复杂性不仅仅来源于基因。 兰德称:“人类的复杂性不仅仅涉及到基因的数 目,而更在于自然界如何采用这些基因。”但人 类如何拥有较少的基因
,而又是如此复杂呢?克林斯说:“这在于人有 多种蛋白质,即复杂的蛋白质做更多的工作。很 多生物学上的复杂性,不是基于单个蛋白质,而 是基于多个蛋白质的组合。”
万这个数据。 人类基因组草图采用的是一种简化基因组序列的 方法,基因重复区域因此没有绘制到基因组图中。 而最新进行的基因测序工作采用的则是传统的测 序方法,即将人类
基因克隆到细菌中,形成人工基因组,然后再进 行基因绘制。最新研究发现,人类基因组中有 1183个基因是人类在此前6000万到1亿年之间通 过复制或进化得到的,不应该重
从事大规模基因组分析(如基因进化机制或大范 围基因组结构的研究)影响较大。如基因在不断 变异的过程中,有些残存基因称之为假遗传基因 的功能不能表达,利用错误的基因序列
数据对已确定为假遗传基因进行研究时,就会发 生张冠李戴的后果。 自草图公布之后,国际人类基因组序列协会基因 测序中心承担了大量纠错补缺的后处理工作。他 们分别检测了
权《自然》杂志今天刊登题为“人类成功绘制染 色体基因组序列”的特色文章,标志着这项在人 类科技发展史上具有里程碑历史意义的人类重大 科技工程进入了一个新的历史阶段,意
味着科学家得到人类基因组图谱精确版。 2001年初在《自然》和《科学》杂志上所公布的 只是人类基因组草图。草图的成功绘制对分子生 物学具有划时代的意义,生物学家现
的估测值是确切的,人体极可能有2万个基因, 因为另一家实验室的工作也已独立表明,存在 19599个基因。 相比之下,小线虫Celegans大约有1.95万个基因,
开花植物―阿拉伯芥约有2.7万个基因。伯克利 加州大学基因专家鲁宾说:“我们必须习惯于人 类拥有的基因数,不比蠕虫多的这样一个事实。 并且这个新的估测值,将来不可能变

我科学家绘制成世界首张大熊猫基因组序列图谱

我科学家绘制成世界首张大熊猫基因组序列图谱

这 个 男子 名为卡尔 - 莫克 , 于 7 月2 5 日
在慕尼 黑伊萨尔医 院接 受移植手术 。 莫克
现 年5 4 岁 6 2# 前被一 .
台脱粒机夺去双 臂 。
把双 臂捐给莫克的 是一 个19 岁的小伙 .
子 ,
他 因为车祸死 亡 。
德国医 护人 员 10 月8 日表 示 . 目前莫克
恢复顺利 手臂已 经可 以做一 ,
视 点 》》》
聚 :焦
我科学家绘制成世 界首张大熊猫基因 组序列图谱
1
O
E
,
J
1
1



我 国科学 家在深 圳宣 布 ,
世界 首张 大熊猫基 因组序列 图谱绘 制完
成 。 科学 家们说 , 它将为保 护和 人 工 繁 育
这 个被称为


中国国宝
的濒 危物种提供
新 的途 径 以及 推进 针对 大熊猫 的其他科 .
学研 究 。
大 熊猫


晶晶
基 因组 框架 图 的绘 制
基 因组后 又 一 ,
生 命科学 里 程碑式 的贡 献 ,
对其在分 子 水平 上 的保 护具 有重 要 意义 。
该研究成果填补 了大熊猫基 因组及 分子 生
物学研 究的空 白 将从基 因组 学的层面 上 .
为大熊猫这种濒危物种 的保护 疾病的监 ,
控及 其人 工 繁殖提供 了科学依据 , 并为保
护我 国其他一 级保护动物提供范例 。
完成 是我国科学家继 完成第一 个黄种人 .
移植
德国成功完成
世 界 首例 双 臂移植手 术
德 国 的一 支 医 疗 团 队 日前成功地进 行

人类基因组图谱的开创和应用

人类基因组图谱的开创和应用

人类基因组图谱的开创和应用人类基因组图谱是指人类基因组中所有基因的完整序列,也是目前已知的最大DNA序列。

这一重大的科学成果不仅是人类基因研究史上的里程碑,还为医学、生物学以及人类进化等领域的研究开辟了新的方向和可能性。

一、基因组图谱的开创人类基因组图谱的开创由国际人类基因组计划(HGP)开始。

1990年,美国、英国、日本等国家干细胞项目进行了前期研究并取得了显著进展,于是联合起来成立了HGP,以共同完成人类基因组图谱的制作。

1996年,HGP初步公布了人类第一条染色体的序列,开创了人类基因组图谱的研究历程。

HGP的实施模式采用了共同协作的方式,分别由美国多个国家实验室、英国和日本的科学家共同参与,涉及许多学科,如比较基因组学、生物信息学、计算机科学等,以及从分子、细胞、组织到整个人体生物的不同层面。

HGP最终于2003年完成人类基因组图谱的测序,这也是人类基因史上重要的一次突破。

这个阶段人类基因组图谱所涉及的花费是30亿美元。

这项研究的意义在于能够帮助我们更好地了解人类基因的不同搭配和变异的可能性,以及其在疾病的发展、基因治疗等领域中的应用。

二、基因组图谱的应用1.基因诊断基因组图谱是一项全新的基因诊断方法。

通过对疾病相关基因的检测,可以发现患者的基因突变,从而更好地理解疾病的发展和进程。

同时,基因组图谱也可以帮助确定患者是否患有排除过程中无法确定的某种特定疾病。

2. 基因治疗基因组图谱研究对基因治疗的发展和实践具有重要的意义。

例如,在基因组图谱研究期间,科学家发现那些与乳腺癌、结肠癌等疾病相关基因的表达失调,从而研究开发能够调控基因表达的药物。

研究还发现,基因治疗可以通过向人体细胞引入特定基因来治疗某些疾病,这是一种高度个性化的治疗方法。

3. 构建基因工程体系人类基因组图谱的发现,促进了拟人类动物、植物以及微生物的基因组测序,开发了一些新的生物学模型体系,推动了生物工程、分子生物技术等学科的快速发展。

【高中生物】科学家根据头发DNA绘制4000年前古人类肖像

【高中生物】科学家根据头发DNA绘制4000年前古人类肖像

【高中生物】科学家根据头发DNA绘制4000年前古人类肖像因努克人肖像。

因努克人是格陵兰岛上现已灭绝的萨克夸克文化的一部分。

(图片提供:nukagodfredtsen)新浪科技讯,据美国国家地理网站报道,丹麦进化生物学家近日从一团4000年前的古代人类头发中提取首个古人类基因组,并根据该基因组的特点绘制了一幅古人类头部肖像。

从图像可以看出,这是一位拥有深色眼睛的男性,有秃头倾向,而且耳朵中还有干燥的耳垢。

据介绍,这团4000年前的古人类头发辨认出于格陵兰岛,处在长期冰冻状态。

科学家们的最新研究指出,这团头发在北极永久查封拎中留存较完整,必须就是“因努克人”(inuk)的头发。

因努克人就是现已绝种的萨克夸克文明中相对年长的成员,萨克夸克人被指出就是格陵兰岛上最早的居民。

对于科学家来说,萨克夸克文化长期以来一直都是一个谜。

丹麦哥本哈根大学进化生物学家爱斯克-维尔斯勒夫是这项研究的联合作者。

维尔斯勒夫介绍说,“此前许多理论都表明,萨克夸克人应该是现在的因努特人的直接祖先,或者他们实际上是最早进入北极地区定居的美洲土著人。

”但是,关于萨克夸克人的遗传历史,科学家们仍然知之甚少,因为在当地的一些考古遗址仅仅发现了少数保存较好的残骸和头发。

维尔斯勒夫的研究论文刊登于近期的《自然》杂志在线网站上。

在研究中,维尔斯勒夫所辨认出的最新dna证据说明,因努克人的最近近亲并不是如今的美洲土著人或是因努特人的祖先,而必须就是西伯利亚远东地区的三个北极人群的祖先。

这三种北极人分别就是:恩喀麦隆桑人、科里亚克人和楚克齐思人。

维尔斯勒夫表示,“这些证据表明,大约在5500年前发生过一次人口迁移。

”这种估计是根据对“新大陆北极居民”考古所发现的最早证据得出的精确结论。

此外,根据对因努克人基因组的分析,科学家们发现因努克人的基因组在质量上可与现代人类相媲美,他们并创作了一幅基于dna的因努克人男性肖像。

科学家们在研究中还辨认出,因努克人存有秃头女性主义,而且体格健壮,适宜北极的寒冷天气。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Single-base-resolution maps of DNA methylation for two human cell lines
Single-base DNA methylomes of the flowering plant Arabidopsis thaliana were previously achieved using MethylC-Seq15 or BS-Seq16. In this method, genomic DNA is treated with sodium bisulphite (BS) to convert cytosine, but not methylcytosine, to uracil, and subsequent high-throughput sequencing. We performed MethylC-Seq for two human cell lines, H1 human embryonic stem cells17 and IMR90 fetal lung fibroblasts18, generating 1.16 and 1.18 billion reads, respectively, that aligned uniquely to the human reference sequence (NCBI build 36/HG18). The total sequence yield was 87.5 and 91.0 gigabases (Gb), with an average read depth of 14.23 and 14.83 per strand for H1 and IMR90, respectively (Supplementary Fig. 1a). In each cell type, over 86% of both strands of the 3.08 Gb human reference sequence are covered by at least one sequence read (Supplementary Fig. 1b), accounting for 94% of the cytosines in the genome.
DNA cytosine methylation is a central epigenetic modification that has essential roles in cellular processes including genome regulation, development and disease. Here we present the first genome-wide, single-base-resolution maps of methylated cytosines in a mammalian genome, from both human embryonic stem cells and fetal fibroblasts, along with comparative analysis of messenger RNA and small RNA components of the transcriptome, several histone modifications, and sites of DNA–protein interaction for several key regulatory factors. Widespread differences were identified in the composition and patterning of cytosine methylation between the two genomes. Nearly one-quarter of all methylation identified in embryonic stem cells was in a non-CG context, suggesting that embryonic stem cells may use different methylation mechanisms to affect gene regulation. Methylation in non-CG contexts showed enrichment in gene bodies and depletion in protein binding sites and enhancers. Non-CG methylation disappeared upon induced differentiation of the embryonic stem cells, and was restored in induced pluripotent stem cells. We identified hundreds of differentially methylated regions proximal to genes involved in pluripotency and differentiation, and widespread reduced methylation levels in fibroblasts associated with lower transcriptional activity. These reference epigenomes provide a foundation for future studies exploring this key epigenetic modification in human disease and development.
regulatory factors, and the mRNA and small RNA components of the transcriptome to better understand how changes in DNA methylation patterns and histone modifications may affect readout of the proximal genetic information.
We detected approximately 62 million and 45 million methylcytosines in H1 and IMR90 cells, respectively (1% false discovery rate (FDR), see Supplementary Information and Fig. 1a), comprising
Thirty-four years have passed since it was proposed that cytosine DNA methylation in eukaryotes could act as a stably inherited modification affecting gene regulation and cellular differentiation1,2. Since then, intense research effort has expanded our understanding of diverse aspects of DNA methylation in higher eukaryotic organisms. These include elucidation of molecular pathways required for establishing and maintaining DNA methylation, cell-type-specific variation in methylation patterns, and the involvement of methylation in multifarious cellular processes such as gene regulation, DNA–protein interactions, cellular differentiation, suppression of transposable elements, embryogenesis, X-inactivation, genomic imprinting and tumorigenesis3–9. DNA methylation, together with covalent modification of histones, is thought to alter chromatin density and accessibility of the DNA to cellular machinery, thereby modulating the transcriptional potential of the underlying DNA sequence10.
doi:10.1038/nature08514
ARTICLES
Human DNA methylomes at base
resolution show widespread epigenomic
differences
Ryan Lister1*, Mattia Pelizzola1*, Robert H. Dowen1, R. David Hawkins2, Gary Hon2, Julian Tonti-Filippini4, Joseph R. Nery1, Leonard Lee2, Zhen Ye2, Que-Minh Ngo2, Lee Edsall2, Jessica Antosiewicz-Bourget5,6, Ron Stewart5,6, Victor Ruotti5,6, A. Harvey Millar4, James A. Thomson5,6,7,8, Bing Ren2,3 & Joseph R. Ecker1
1Genomic Analysis Laboratory, The Salk Institute for Biological Studies, La Jolla, California 92037, USA. 2Ludwig Institute for Cancer Research, 3Department of Cellular and Molecular Medicine, University of California San Diego, La Jolla, California 92093, USA. 4ARC Centre of Excellence in Plant Energy Biology, The University of Western Australia, Crawley, Western Australia 6009, Australia. 5Morgridge Institute for Research, Madison, Wisconsin 53707, USA. 6Genome Center of Wisconsin, Madison, Wisconsin 53706, USA. 7Wisconsin National Primate Research Center, University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin 53715, USA. 8Department of Anatomy, University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin 53706, USA. *These authors contributed equally to this work.
相关文档
最新文档