基因组学分析

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基因组学基因组测序与分析的方法

基因组学基因组测序与分析的方法

基因组学基因组测序与分析的方法基因组学是研究生物体基因组的学科,通过基因组测序和分析来揭示基因的结构、功能和相互作用等信息。

基因组测序是基因组学研究的基础,它可以帮助科学家了解生物体的遗传信息和进化过程,对于疾病的诊断和治疗等方面也有重要意义。

本文将介绍常见的基因组测序方法以及分析的主要技术和步骤。

一、基因组测序方法1. Sanger测序法Sanger测序法是一种传统的测序方法,通过DNA聚合酶合成DNA链的特性,采用合成引物和ddNTP(比普通dNTP多一羟甲基)进行反应,使得链延伸到相应位置时不再延伸,以此推断出DNA的序列信息。

该方法准确性高,但速度较慢,适用于小规模基因组或特定序列的测定。

2. NGS(Next Generation Sequencing)NGS是一种高通量的测序技术,它将DNA片段切割成短小的片段,通过平台设备进行并行测序,最后将测序结果组装成完整的基因组序列。

NGS具有高通量、高速度、低成本等特点,广泛应用于基因组测序。

3. 单分子测序技术单分子测序技术是一种不依赖于PCR和聚合酶的测序方法,如基于纳米孔的测序技术(Nanopore sequencing)和实时测序技术(Real-time sequencing)。

这些技术可以实现单分子级别的测序,具有高速、原理简单等优点,适用于特定的测序需求。

二、基因组分析的方法和步骤1. 基因识别和注释基因组测序得到的序列信息需要通过基因识别和注释来确定基因的位置、结构和功能等。

这可以通过比对到已知基因组数据库、进行开放阅读框分析和功能注释等方式来实现。

2. 基因组组装测序仪通常会生成大量的短读长序列,对这些序列进行组装是基因组分析的关键步骤。

组装过程通过寻找序列片段之间的重叠区域,将其拼接成较长的连续序列。

根据数据类型的不同,组装方法主要有de novo组装和参考基因组组装。

3. 基因表达分析基因组测序也可以用于研究基因的表达模式和水平。

基因组学和转录组学分析的相关方法

基因组学和转录组学分析的相关方法

基因组学和转录组学分析的相关方法基因组学和转录组学是生物学中的两个重要研究领域。

它们分别研究了生物体的全部基因和表达这些基因所产生的转录本,以及它们在不同环境中的调节和变化。

在过去的几十年里,随着高通量测序技术的发展,基因组学和转录组学的研究成为了生物学中的热点话题。

本文将介绍一些基因组学和转录组学分析的相关方法。

一、基因组数据分析基因组测序是基因组学的核心技术之一。

目前常见的测序技术有Sanger测序、Illumina测序、PacBio测序和Nanopore测序等。

通过基因组测序得到的原始数据需要进行数据清洗、序列拼接、基因注释等处理,以得到完整的基因组序列。

其中,序列拼接是一个关键的步骤,在这个步骤中,需要将原始碎片序列拼接成尽可能长的连续序列。

常用的序列拼接工具有SPAdes、ABySS、Velvet等。

此外,为了更好地理解基因组序列的组成和演化,还需要进行基因组注释,包括基因预测、基因功能注释、基因家族分析等。

这些注释工作可以通过基因组自动注释软件(如NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline、AUGUSTUS)和手工注释的方式完成。

二、转录组数据分析转录组测序是转录组学的核心技术之一。

与基因组测序相比,转录组测序要求更高的覆盖度和深度,以捕捉组织、细胞、疾病时空差异的转录本信息。

转录组数据分析主要包括以下步骤:1.数据质控:高质量的转录组测序数据是进行后续分析的重要保证。

在质控过程中,需要去除低质量的reads,去除接头序列和含有未知的核苷酸碱基的reads。

2.对比转录组重建:与基因组学中的序列拼接类似,由于测序的碎片长度有限制,需要将这些碎片拼接成完整的转录本,这个过程被称为转录组重建。

常用的转录组重建工具包括Cufflinks、StringTie、Trinity等。

3.转录本定量:对每个转录本的表达量进行定量是转录组数据分析的重要步骤。

基因组学分析

基因组学分析

基因组学分析基因组学分析是一门研究基因组的学科,通过分析基因组的结构、功能和变异等方面的信息,旨在揭示基因在生物体形成和功能发挥过程中所扮演的角色。

近年来,随着高通量测序技术的发展和成本的不断降低,基因组学分析已经取得了突破性的进展,为我们更好地理解基因组的运作机制和疾病的发生发展提供了重要的工具和方法。

一、基因组学的背景和概念基因是生物体遗传物质的基本单位,它负责控制生物体的生长、发育和功能等一系列生命过程。

而基因组是指一个生物体所拥有的全部基因的集合,可以看作是生物体的遗传基础。

基因组学的研究旨在揭示不同生物体的基因组特征、基因组之间的变异以及基因组对生物体形态和功能的影响。

二、基因组学分析的方法1. 测序技术:高通量测序技术是基因组学分析的重要工具之一。

通过对样本中DNA或RNA序列的测定和比对,可以获得基因组的全面信息。

目前常用的测序技术有Sanger测序、二代测序和三代测序等。

2. 数据分析:基因组学分析依赖于大量的数据收集和处理。

在测序数据获得后,需要进行序列比对、变异检测、功能注释等一系列的数据分析工作,以对基因组进行全面的分析和解读。

3. 功能研究:基因组学分析不仅仅局限于对基因组序列的研究,还需要对基因功能的研究。

通过基因表达谱的测定、基因突变的功能验证等实验手段,可以揭示基因与生物体形态和功能的关联。

三、基因组学在疾病研究中的应用基因组学分析在疾病研究中具有重要的应用价值。

通过对疾病基因组的分析,可以揭示疾病的发生发展机制,为疾病的预防、诊断和治疗提供研究依据。

1. 疾病易感基因的鉴定:通过研究不同个体的基因差异,可以找到与某种疾病易感性相关的基因,为早期筛查和预防提供科学依据。

2. 药物基因组学:基因组学分析可以揭示个体对药物的代谢能力和耐受性,为个体化用药提供科学依据,减少药物不良反应和提高疗效。

3. 疾病早期诊断:通过基因组学分析,可以在疾病还未出现明显症状时就进行早期诊断,提高疾病诊断的准确性和敏感性。

基因组分析和基因功能注释方法

基因组分析和基因功能注释方法

基因组分析和基因功能注释方法基因组分析和基因功能注释方法在现代生物学研究中起着至关重要的作用。

随着基因组学技术的不断进步和发展,科学家对基因组的理解越来越深入。

在这篇文章中,我将介绍基因组分析和基因功能注释方法的基本概念、技术以及应用。

基因组分析方法基因组分析是指通过对生物体基因组的研究来了解其遗传信息、结构、功能和进化。

基因组分析技术主要包括:基因组测序:通过对生物体基因组DNA的测序,可以获得其完整DNA序列。

比较基因组学:通过比较不同物种基因组之间的异同,来了解不同物种之间的亲缘关系、进化历史和基因功能的演化。

转录组分析:通过对细胞中的mRNA进行测序,来了解基因的转录过程和表达情况。

Epigenomics:研究基因表达和重编程机制,是基因组学和表观遗传学相结合的产物。

基因功能注释方法基因功能注释是指通过对基因组序列的分析和解释来了解基因的功能和作用。

基因功能注释技术主要包括:基因结构预测:通过对基因组序列进行分析,预测基因的结构、编码序列、启动子、5'和3'端以及剪接变异等基本特征。

功能注释:通过对基因组序列进行进一步分析和比较,注释基因的功能和作用,包括基因的信号序列、跨膜结构、功能域、亚细胞定位以及代谢通路等等。

基因调控网络建立:通过对基因组序列的分析和挖掘,建立基因调控网络,了解基因之间的关系与相互作用。

应用和前景基因组分析和基因功能注释方法广泛应用于医学、农业、生物技术等领域。

在医学方面,基因组分析可以用于诊断和治疗一些遗传性疾病,包括癌症、遗传性心血管病等。

在农业方面,基因组分析可以提高农作物的产量和抗病性。

在生物技术方面,基因组分析可以加速新药的开发和生物工程技术的发展。

未来,随着科学技术的不断进步和发展,基因组分析和基因功能注释方法将发挥越来越重要的作用。

预测新的基因、注释新功能域、研究新的代谢通路将成为重要的工作方向。

同时,随着大数据和人工智能技术的发展,基因组数据的处理、分析和预测将变得更加精确和快速。

生物学研究中的基因组学方法

生物学研究中的基因组学方法

生物学研究中的基因组学方法基因组学是生物学领域中研究基因组的一门学科,通过研究生物体内的基因组信息来揭示生物体结构和功能的规律。

随着科技的不断发展,基因组学方法也不断更新。

本文将介绍几种常用的基因组学研究方法。

一、基因组测序基因组测序是基因组学研究的核心方法之一。

它通过分析生物体内的DNA序列来获取基因组信息。

目前常用的测序方法有Sanger测序(链终止法)和高通量测序(下一代测序)。

Sanger测序是一种传统的测序方法,其优点是准确性高,缺点是测序速度慢且成本高。

高通量测序则可以同时测序大量的DNA分子,并具有高通量、高精度和低成本的优势。

二、基因组组装基因组组装是基因组学研究中的一个重要步骤,它将测得的DNA 序列片段进行拼接,重新构建出完整的基因组序列。

基因组组装的难点在于大量的DNA序列片段之间存在交叉、重叠等问题,需要借助计算机算法进行拼接。

目前常用的组装软件有SOAPdenovo、Velvet、SPAdes等。

三、基因注释基因注释是对基因组序列进行功能分析和解读的过程。

它通过比对已知的基因库、蛋白质库和功能数据库,根据序列的相似性和保守性等特征来预测基因的功能。

基因注释可以帮助研究人员理解基因的功能和作用,从而进一步研究其在生物体内的生理过程和疾病发生发展中的作用。

四、转录组学转录组学是研究生物体基因表达的一门学科。

通过分析生物体中mRNA的表达水平和转录变异,可以了解基因在不同组织、不同发育阶段和不同环境条件下的表达情况。

转录组学研究方法主要包括RNA测序和基因表达谱分析等。

RNA测序可以全面地检测和定量所有转录本,而基因表达谱分析则可以帮助研究人员挖掘潜在的调控关系和功能分析。

五、蛋白质组学蛋白质组学是研究生物体内蛋白质组成和功能的一门学科。

通过对生物体蛋白质的组成、结构和功能进行研究,可以揭示生物体内的调控网络和信号传导途径。

蛋白质组学研究方法主要包括质谱技术和蛋白质互作网络分析等。

基因组学和转录组学的分析方法

基因组学和转录组学的分析方法

基因组学和转录组学的分析方法基因组学和转录组学是现代生命科学中的两大重要方向,通过对这两个领域的深度研究,可以深入了解生命机理和分子生物学中的关键环节。

在这篇文章中,我们将分别介绍基因组学和转录组学的研究方法和技术,并简要阐述它们的应用领域。

一、基因组学的研究方法基因组学是对整个基因组进行分析的学科,研究包括基因的序列、结构、功能和进化。

基因组学的研究方法主要包括测序技术和比较基因组学。

1.测序技术测序技术是基因组学研究中最重要的技术之一。

测序技术可以分为传统Sanger测序和高通量测序两种。

Sanger测序是传统的测序方法,通过DNA分子的复制和测序反应,逐个测出DNA序列。

然而,Sanger测序只能对较小的DNA片段进行测序,因此不能够承担整个基因组的测序工作。

高通量测序技术则是目前基因组学和转录组学研究的重要技术之一,它可以同时测序大量的DNA或RNA分子,大幅提高DNA或RNA序列的覆盖率和测序深度。

高通量测序技术的主要分支包括Illumina测序、Ion Torrent测序、PacBio测序和Oxford Nanopore测序等,每种技术都有着各自的优缺点,根据实验需要进行选择。

2.比较基因组学比较基因组学是研究不同物种之间基因组差异和相似性的一门学科。

它基于生物进化学的理论,通过对不同生物种群基因组之间的比较,进而研究生物进化和物种起源等问题。

比较基因组学主要包括两个技术:序列比对和基因家族分析。

序列比对方法是将两个或多个不同物种的基因组序列进行比较,以寻找相似片段和差异。

基因家族分析则是基于序列比对结果,寻找基因组内大量重复的基因家族,解决不同物种间的基因家族演化过程。

二、转录组学的研究方法转录组学是研究生物体内转录水平和生命活动中转录调控的一门学科,是基因组学的一种重要补充。

转录组学的研究方法主要包括微阵列技术和RNA测序技术。

1.微阵列技术微阵列技术是传统的转录组研究方法,通过对样本中的RNA分子进行检测,从而了解RNA转录水平和差异,例如在基因表达变化、发育过程和生态适应等研究方向中的应用非常广泛。

生物信息学-基因组分析(PDF)

生物信息学-基因组分析(PDF)
(optionally) by pre-mRNA splicing. Two transcripts are connected if they share at least part of one exon
in the genomic coordinates. At least one transcript must be expressed outside of the nucleus and one
如果基因组是生命的天书,那么基因就是写成这本书的词汇。生物学家们一直假 设,微生物的故事较短,而人类的故事则是一部巨作,人类拥有8万到10万个基因。但是 UC Berkly的果蝇基因组计划的主任G. Rubin指出,果蝇的基因比我们所认为的最简单的 线虫少了5,000个。他警告说:“生物体的复杂性并不是简单地与基因数量相关联的。”
¾ 基因组的大小和基因的数量在生命进化上可能不具有特别重大的意义;
¾ 人类的基因较其他生物体更“有效” 。
¾ 人类的复杂性更主要的体现在蛋白质的复杂网络中,即蛋白质就是构成 生命的基本构件。Celera公司首席科学家Venter认为:“大部分的生物学行 为发生在蛋白质水平,而不是基因水平。”
目前已完成测序4,000多个基因组
The winner was announced at last week's Homo Sapiens genetics meeting at Cold Spring Harbor Laboratory, New York. The gene champ, Lee Rowen, who directs a sequencing project at the Institute for Systems Biology in Seattle, Washington - beat 460 other hopefuls to take home part of the cash pot.

基因组科学中的数据分析方法

基因组科学中的数据分析方法

基因组科学中的数据分析方法随着生物学技术的发展,基因组学的研究已成为当下生物学领域的热门话题。

随之,基因组数据的分析也变得日趋复杂。

基因组数据分析的过程中,数据的预处理和分析是关键环节,直接决定了研究结论的准确性。

本文将介绍基因组科学中常见的数据分析方法,希望能对读者了解基因组学数据分析提供参考。

一、序列拼接技术序列拼接是基因组学研究中最重要的技术之一。

在基因组测序过程中,广泛采用的NGS(Next Generation Sequencing, 下一代测序)技术通过同时测序多个片段,产生了众多数据短序列,需要将其中重叠部分的序列拼接起来,恢复出大片段DNA序列。

序列拼接技术主要包括Overlap,De Bruijn Graph 和Pair-end三种类型。

其中Overlap方法常常会在DNA长短不一的情况下进行,而De Bruijn Graph技术则是在大量短序列的情况下使用,Pair-end适合于两端序列长度一致的序列拼接。

在序列拼接的过程中,还需要考虑碱基错误和测序质量的问题。

由于众多以组学为基础的数据处理工具中已经提供基于配对端信息甚至引入全蚀切技术来进行DNA序列的拼接,目前序列拼接的效果已经得到了可靠保障。

二、基因组比对技术基因组比对是将已知的DNA/Gene序列和未知的DNA/Gene序列进行比较,从中寻找相同或相似的区域。

基因组比对技术的主要目的是在于证实不同个体间的基因型差异,从而找到可能引起疾病或者性状差异的变异。

比对方法分为两种:全局比对和局部比对。

全局比对主要是用于查找相似序列;局部比对则比较适合于基因突变的检测,在整个序列范围内寻找比较长的匹配序列是不必要的,而只需要查找较短的区域即可。

全局比对方法中Smith-Waterman算法、Needleman-Wunsch算法和FASTA算法,局部比对方法中BLAST 算法和BWA算法是比较常见的比对方法。

三、SNP(单核苷酸多态性)分析技术SNP分析是研究自然种群个体之间差异,构建基因型和表达差异等的重要方法。

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第八章基因组学分析基因组(Genome)指一个生物体中所有的遗传信息的载体DNA。

原核生物基因组与真核生物基因组有着很大的区别,原核生物的基因组比较简单,一般由一条染色体(有些细菌有多条染色体)和若干个质粒组成。

除少数细菌外,细菌的染色体一般由一条环状双链DNA组成。

染色体高度折叠、盘绕聚集在一起,形成致密的类核(nucleoid),类核无核膜与胞浆分开,类核的中央部分由RNA和支架蛋白组成,外围是双链闭环的DNA超螺旋(图8-1)。

染色体DNA链上与DNA复制、转录有关的信号区域优先与细胞膜结合,连接点的数量随细菌生长状况和不同生活周期而异。

这种连接有助于细胞膜对染色体的固定,并在细胞分裂时将染色体均匀的分配到子代细胞中。

图8-1:大肠杆菌染色体DNA的类核结构,中间实心圆为中央类核,四周的为DNA环。

从1995年美国基因组研究所(The Institute for Genomic Research, TIGR)发表第一株细菌——流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae RD)的全基因组序列以来,现已发表了150多株细菌的基因组全序列(表8-1),其中包括古细菌和真细菌,既有病源微生物也有非病源微生物。

这些已完成全基因组测序的细菌很具代表性,有在极端条件下生长的嗜热菌,耐盐菌,耐酸菌;有厌氧菌,兼性厌氧菌和需氧菌;有营养要求不高的大肠杆菌,较难培养的枝原体,只在活细胞内生存的衣原体和立克次体。

在未来的几年时间里,还将有更多株原核生物的基因组全序列被测序,预示着原核生物基因组研究将对21世纪的生命科学研究中起着推波助澜的作用。

第一节微生物基因组概述1、基因组大小曾经有很多方法用于细菌基因组大小的研究,包括比色法、DNA复性动力学、酶切片段的二维胶电泳,这些方法现在都已经被脉冲场电泳(Pulsed Field Gel Electrophoresis, PFGE)技术所取代。

虽然原核生物的基因组大小相对比真核生物要小,但是最大的原核生物基因组碱基数与最小的真核生物基因组碱基数大小有部分重叠(图8-2)。

细菌的基因组大小相差也很大,目前已知完成全基因组序列测定的细菌中,基因组最小的生殖道支原体(Mycopalsma genitalium)只有0.58 Mb,最大的日本慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum USDA 110)有9.11 Mb(表8-1)。

2、编码密度高与真核生物不同,原核生物基因组的编码序列占基因组总序列的比率很高,达90%左右。

如果基因的平均大小为1 kb,在一个基因组大小为1000 kb的原核生物,基因数接近900个,上下偏差一般不会超过20%,如基因组最小的生殖道枝原体(Mycoplasma genitalium G-37B0),其基因组大小为580 kb,编码523个基因,基因组中等大小的李斯德菌(Listeria innocua Clip11262)和根瘤土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens C58-DuPont),它们基因组的大小分别为3011 kb和4915 kb,编码3626和5482个基因,基因组较大的Mesorhizobium loti MAFF303099,基因组大小为7036 kb,编码6752个基因。

两个已全基因组测序的低等真核生物,酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe),基因组大小分别为12069和14000 kb,编码6294和4820个基因,编码序列只占基因组的57%和70%;秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)的基因组大小分别为97000和115428 kb,编码19099和25498个基因,拟南芥的编码区(CDS)的平均大小为430 bp,编码序列占基因组的28.9%(29)。

而人类的基因组有3000000 kb,仅编码31000多个基因,编码序列(编码外显子的序列)占基因组的比率不到2%。

由此可见,不同生物,不但基因组大小差异显著,而且编码序列占总基因组的比率相差也非常悬殊。

古细菌真细菌10101010101010基因组大小(bp)图8-2 古细菌、真细菌和真核生物这三界生物基因组大小分布图。

古细菌和真细菌的基因组大小是根据PFGE数据,真核生物的基因组大小是根据PFGE和复性动力学实验两个结果。

3、基因组拓扑结构约50种细菌的基因组拓扑结构是已知的,比较常见的是一个或多个封闭的环状染色体,但是也有些关于线状染色体的报道。

关于线性染色体在复制阶段是否有一个环化过程,目前还不太清楚,但是已知有些细菌的染色体在复制时改变其拓扑结构。

细菌基因组中比较多见的是一条环状染色体,关于有些细菌中存在多个染色体的报道很多,大家可能认为染色体越多基因组越大,其实基因组的大小与是否存在多个染色体没有什么直接关联。

如基因组大小为9.4 Mb(Megabase,百万碱基对)的Myxococcus xanthus就只有一条环状染色体。

多条染色体的存在,其实反应了细菌基因组的流动性特点。

细菌基因组的同源重组频率很高,同源重组既能使染色体由一条分成多条,也可以使多条染色体重组合并成一条大的染色体。

如Bacillus cereus的基因组大小基本在5 Mb,但是比较不同菌株的物理图谱发现,基因组的大部分经常会发生重排。

在其中一种中,最大的染色体是2.4 Mb,另外的2.6 Mb分散成多个染色体。

4、原噬菌体(Prophages)和隐性原噬菌体(Cryptic Prophages)噬菌体又称细菌病毒,是一种完全的细胞内寄生生活,利用宿主的生物合成系统在细菌体内繁殖。

噬菌体分为温和噬菌体和烈性噬菌体,一些噬菌体的DNA可以通过位点特异性重组或转座作用插入到细菌染色体上,称为溶源生长。

在溶源生长时期噬菌体的病毒功能被抑制,这时噬菌体又称为原噬菌体(Prophage),噬菌体的基因组随着细菌的染色体一起复制、遗传到下一代。

由于在生长过程中,溶源菌的经常发生突变或原噬菌体部分缺失,导致溶菌生长的一些功能基因丧失,这时原噬菌体称为隐性原噬菌体(Cryptic Prophages)。

从自然界分离的细菌也经常有原噬菌体,这些原噬菌体作为细菌基因组的一部分组成而存在,有时也难以发现它们的病毒起源性。

图8-3:大肠杆菌O157:H7 Sakai株、O157:H7 EDL933株、K-12株、CFT03株(由里到外)中的原噬菌体分布图及同源性比较。

圆环表示各株菌染色体基因组,小方框表示那部分为原噬菌体,连线表示不同菌株间具有同源性的原噬菌体。

在病原细菌的基因组中,存在着众多的原噬菌体DNA,许多原噬菌体编码着细菌毒力因子。

原噬菌体编码的各种细菌毒力因子:胞外毒素蛋白、侵袭素、粘附素、三型分泌系统的效应蛋白、血清抗性、宿主适应必需的酶类。

如大肠杆菌O157 一种肠出血性(enterohemorrhagic)细菌,对人强毒。

在由由非致病性大肠杆菌进化成O157的过程中,后者积累了24个原噬菌体(图8-3),编码着许多重要毒力因子:LEE III 型分泌系统,Shiga 毒素,SOD酶,溶血素,血清抗性。

5、插入序列(Insertion Sequence,IS)和转座子(Transposons)插入序列在是在1968年,大肠杆菌的半乳糖酶操纵元基因表达的分子遗传学研究中发现的。

随着越来越多的细菌的全基因组序列测定,被鉴定插入序列的种类也越来越多,插入序列不仅是细菌基因组的构成组分,也存在与质粒和原噬菌体中。

这些可移动元件可以从基因组的一个位点转移到另一个位点,促进了基因组的重排、改变了基因的表达,同时使基因组以一个不停改变的动态状态存在。

不同的插入序列大小不等,在0.7~7 bp之间,比较常见的一般在1~1.5 kb之间。

插入序列的两端一般是两个短的方向中方序列(图8-4),这两个重复序列只是具有同源性而不是完全一样,大小在9~41 bp 不等,对于插入序列的转座是非常重要的。

插入序列只编码转座所需的蛋白。

已经在很多细菌的染色体鉴定出插入序列,在大多数细菌中一般至少有5到8个拷贝,在不同的细菌中插入序列的拷贝数相差很大,同一个插入序列在某一个细菌中可能只有1个拷贝,但是在另一种细菌中可能有上百个拷贝。

转座子是一种比较复杂的可移动遗传元件,转座子除编码转座功能所需的蛋白外,还编码会导致显著表型改变的功能蛋白,如抵抗药物的功能蛋白。

转座子的转座机制可分为三种:复制转座、非复制转座、保守转座。

对于复制和非复制转座,在交叉打断靶DNA生成粘末端,转座子先与突出的单链连接,然后通过复制修复填补缺口。

这解释了为什么会复制靶DNA产生重复。

复制转座是先复制一个新的转座子,然后插入到靶DNA区段,原来的转座子并没有移动。

非复制转座时,先将转座子从染色体上剪切下来后,再插入靶DNA区域,复制修复填补缺口。

保守转座也是一种非复制转座,但是在转座过程中不需要任何DNA合成。

IS转座酶图8-4 插入序列结构示意图。

6、DNA链组成的不对称性6.1 GC偏斜(GC skew)Lobry于1996年通过对3种原核生物基因组:大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)的分析,发现它们DNA链不同区域的碱基组成非对称,前导链含有较多的G而后随链含有较多的C(GC skew)。

GC skew的计算公式为(nG-nC)/(nG+nC),其中nG(nC)为一特定大小DNA片段(窗口)内G或C的含量,窗口的大小一般设为10 kb,20 kb 或50 kb。

对于大多数原核生物来说,它们先导链的G都多于C,(nG-nC)/(nG+nC)为正值,而后随链的G少于C,(nG-nC)/(nG+nC)为负值(8-5)。

所以,在复制的终点和起点,会发生(nG-nC)/(nG+nC)的正负值之间转变。

当以基因组的长度为横坐标,GC skew为纵坐标作图时,起点在负值向正值转变处,接近或相当于0的位置;而终点在正值向负值转变处,同样接近或相当于0的位置。

GC skew在大多数原核生物如大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、生殖道枝原体(Mycoplasma genitalium)、沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis)、结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、梅毒螺旋体(Treponema pallidum)、普氏立克次体(Rickettsia prowazekii)、流感嗜血杆菌、肺炎枝原体(Mycoplasma pneumoniae)和幽门螺杆菌(Helicobacter pylori )等中存在,并可据此对这些真细菌的单一复制起点和终点进行定位。

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