ch5 genome profile-1,2-2008-基因组学课件
合集下载
第十章 细菌基因组学课件
能源部手中抢走了领导权，开始领导负责人类基因组计划， 由国立卫生研究院和能源部共同组成“人类基因组研究所 (NHGIR)”； ➢ 1990，美国政府决定正式启动HGP，预计用 15 年时间，投入 30 亿美元，完成 HGP ➢ 逐渐地，HGP 扩展为多国协作计划。参与者包括：欧共体、 日本、加拿大、俄罗斯、巴西、印度和中国等国的科学家。
•而随着家蚕丝腺特异基因研究的深入， 中国将很快在改造丝蛋白质结构，克服 丝绸天然加工弱点等重要产业技术的研 发方面取得突破。
微生物基因组相对较小，易于操作，它的研究比人类基因 组计划先行一步，起到了“开路先锋”的作用
微生物基因组学所取得的理论和技术进展，为人类基因组
两者的发展相互 计划提供了及有益的借鉴
3、基因组学的发展历程
• 流感嗜血杆菌( haemophilus influenzae)
1995 年7 月第一个细菌基因组全序列发表,大 小为1.8 Mb。含1703 个基因或开放阅读。这是 微生物乃至整个生物学领域的一个里程碑 .(Science)
• 1997 年9 月,大肠杆菌的完整基因图谱已绘制成 功, 基因组全序列完成, 全长为5Mb ,共有4 288 个基因,同时也搞清了所有基因产物的氨基酸序 列.
测序微生物的类别
• 几乎所有类别的病毒 • 模式微生物 • 极端环境微生物 • 病原原核生物 • 环境降解微生物 • 其他
Viruses
微生物基因组的特点
类别
特征
染色体结构 基因组大小 编码序列
多为一条环状闭合双链DNA 从0.16-13Mb 占基因组总长度的90%，平均为1Kb左 右
GC含量
• 2002年4月，水稻基因组图谱公布。
• 2002年 小鼠、疟原虫和按蚊基因组测序完成
•而随着家蚕丝腺特异基因研究的深入， 中国将很快在改造丝蛋白质结构，克服 丝绸天然加工弱点等重要产业技术的研 发方面取得突破。
微生物基因组相对较小，易于操作，它的研究比人类基因 组计划先行一步，起到了“开路先锋”的作用
微生物基因组学所取得的理论和技术进展，为人类基因组
两者的发展相互 计划提供了及有益的借鉴
3、基因组学的发展历程
• 流感嗜血杆菌( haemophilus influenzae)
1995 年7 月第一个细菌基因组全序列发表,大 小为1.8 Mb。含1703 个基因或开放阅读。这是 微生物乃至整个生物学领域的一个里程碑 .(Science)
• 1997 年9 月,大肠杆菌的完整基因图谱已绘制成 功, 基因组全序列完成, 全长为5Mb ,共有4 288 个基因,同时也搞清了所有基因产物的氨基酸序 列.
测序微生物的类别
• 几乎所有类别的病毒 • 模式微生物 • 极端环境微生物 • 病原原核生物 • 环境降解微生物 • 其他
Viruses
微生物基因组的特点
类别
特征
染色体结构 基因组大小 编码序列
多为一条环状闭合双链DNA 从0.16-13Mb 占基因组总长度的90%，平均为1Kb左 右
GC含量
• 2002年4月，水稻基因组图谱公布。
• 2002年 小鼠、疟原虫和按蚊基因组测序完成
CH蛋白质组与蛋白质组学PPT课件
第7页/共57页
一、蛋白质组的基本概念和历史 (3)No good correlation between mRNA abudence and protein amout in a cell at a given time; (4)Protein post-translational modification; (5) Protein subcellular location. Proteomics directly contributes to Annotation of genome .
第5页/共57页
一、蛋白质组的基本概念和历史
• 2003年成立了中国人类蛋白质组组织（CHHUPO）。 • 2003年9月、2004年8月以及2005年8月召开了中国蛋白质组学首届、第二届及第三届学术大会。 • 2004年10月在中国北京召开了第三届国际蛋白质组学会议。 • 科技部已将疾病蛋白质组研究列入我国“973”计划项目和“863”计划项目；国家自然科学基金委员会 也将“蛋白质组研究”列为重点项目。我国在鼻咽癌、白血病、肝癌和肺癌蛋白质组研究方面取得了较大的 进展。
2-D 理论
第22页/共57页
分子量
（二）蛋白质组学的主要研究方法
7cm, 11cm,17cm水 化盘各25个,每个可 做1-12个胶条
主机PROTEAN IEF Cell
矿物油
7cm, 11cm,17cm高通量 聚焦槽各一个,每个聚焦 槽可做1-12个胶条
镊子、小刷子
另可加配备24cm聚焦槽和杯上样 聚焦槽（1-12个胶条）
第3页/共57页
一、蛋白质组的基本概念和历史
• 结构蛋白质组学 蛋白质的序列和高级结构，X- 射线单晶衍射分析（晶体结构分析）、多维核磁共振波 谱分析、电镜二维晶体三维重构术（电子晶体学）。 • 细胞图谱蛋白质组学 蛋白质的胞内分布及移位，确定蛋白质在亚细胞结构中的位置，通过纯化细胞器 或用质谱仪鉴定蛋白复合物组成等。 • 功能蛋白质组学 蛋白质的功能模式，蛋白质与蛋白质及其与其他分子的相互作用。
一、蛋白质组的基本概念和历史 (3)No good correlation between mRNA abudence and protein amout in a cell at a given time; (4)Protein post-translational modification; (5) Protein subcellular location. Proteomics directly contributes to Annotation of genome .
第5页/共57页
一、蛋白质组的基本概念和历史
• 2003年成立了中国人类蛋白质组组织（CHHUPO）。 • 2003年9月、2004年8月以及2005年8月召开了中国蛋白质组学首届、第二届及第三届学术大会。 • 2004年10月在中国北京召开了第三届国际蛋白质组学会议。 • 科技部已将疾病蛋白质组研究列入我国“973”计划项目和“863”计划项目；国家自然科学基金委员会 也将“蛋白质组研究”列为重点项目。我国在鼻咽癌、白血病、肝癌和肺癌蛋白质组研究方面取得了较大的 进展。
2-D 理论
第22页/共57页
分子量
（二）蛋白质组学的主要研究方法
7cm, 11cm,17cm水 化盘各25个,每个可 做1-12个胶条
主机PROTEAN IEF Cell
矿物油
7cm, 11cm,17cm高通量 聚焦槽各一个,每个聚焦 槽可做1-12个胶条
镊子、小刷子
另可加配备24cm聚焦槽和杯上样 聚焦槽（1-12个胶条）
第3页/共57页
一、蛋白质组的基本概念和历史
• 结构蛋白质组学 蛋白质的序列和高级结构，X- 射线单晶衍射分析（晶体结构分析）、多维核磁共振波 谱分析、电镜二维晶体三维重构术（电子晶体学）。 • 细胞图谱蛋白质组学 蛋白质的胞内分布及移位，确定蛋白质在亚细胞结构中的位置，通过纯化细胞器 或用质谱仪鉴定蛋白复合物组成等。 • 功能蛋白质组学 蛋白质的功能模式，蛋白质与蛋白质及其与其他分子的相互作用。
基因组学
基因组：生物所具有的携带遗传信息的遗传物质的总和,是指生物细胞中所有的DNA，包括所有的基因和基因间区域。
基因组学：研究基因组结构和功能的科学。
指以分子生物学技术、计算机技术和信息网络技术为研究手段，以生物体内全部基因为研究对象，在全基因背景下和整体水平上探索生命活动的内在规律及其内外环境影响机制的科学。
C值：指一个单倍体基因组中DNA的总量，以基因组的碱基对来表示。
每个细胞中以皮克(pg，10-12g)水平表示。
C 值矛盾：在结构、功能很相似的同一类生物中，甚至在亲缘关系十分接近的物种之间，它们的C值可以相差数10倍乃至上百倍。
序列复杂性：不同序列的DNA总长称为复杂性，复杂性代表了一个物种基因组的基本特征。
隔裂基因：指基因内部被一个或更多不翻译的编码顺序即内含子所隔裂。
假基因：来源于功能基因但已失去活性的DNA序列。
微卫星序列：或称简单串联重复，重复单位较短。
重复序列只有1-6个核苷酸，分布在整个基因组，10-50个重复单位.重叠群：通过末端的重叠序列相互连接形成连续的DNA长片段的一组克隆称为重叠群。
指纹：指确定DNA样品所具有的特定DNA片段组成。
STS作图：根据STS序列设计引物，扩增文库当中的克隆，能扩出条带的克隆都含有序列重叠的插入子。
荧光原位杂交：指在染色体上进行DNA杂交，以便识别荧光标记探针在染色体上位置的方法。
辐射杂种群：通过放射杂交产生的融合细胞群称为辐射杂种群。
覆盖面（或深度）：每个核苷酸在完成顺序中平均出现的次数，或者说完成顺序的长度与组装顺序长度之比。
支架：一组已锚定在染色体上的重叠群, 内部含间隙或不含间隙.同源性：基因系指起源于同一祖先但序列已经发生变异的基因成员。
一致性：指同源DNA顺序的同一碱基位置的相同的碱基成员, 或者蛋白质的同一氨基酸位置的相同的氨基酸成员, 可用百分比表示.相似性：指同源蛋白质的氨基酸序列中一致性氨基酸和可取代氨基酸所占的比例。
转座子：一段DNA顺序可以从原位上单独复制或断裂下来，插入另一位点，并对其后的基因起调控作用，此过程称转座，这段序列称跳跃基因或转座子。
基因组测序与序列PPT课件
集中分布于染色体的特定区段（如端粒，着丝粒等）
也称卫星DNA
➢ 中度重复顺序： 一般分散于整个基因组中； 长度和拷贝数差别很大
➢ 单一顺序： 基因主要位于单一顺序
动物中单一顺序约占50％ 植物中单一顺序约占20％
.
7
顺序复杂性
❖ DNA 的复性 遵循二级反应动力学，可表述为： dCt / dt = -KC02 反应达 t 时，单链DNA浓度 = Ct C0 = 单链 DNA起始浓度 K＝ 复性速度常数
1 ATAC G TTA
2 2GCTGTAT GTAAGT CAT
4 C4GATCTGA GT TAATG A
3 3TA C G T TA G A
5 G TTAG ATC
1 ATAC G TTA
3 TACGTTAG
4 ACGTTAGA
2
C G TTAG AT
5
G TTAG ATC
计算机分析杂交图象 并由探针的重叠情况 推导样品的核酸序列
.
4
什么是C 值？
▪通常是指一种生物单倍体基因组DNA的 总量.
在真核生物中，C值一般随着生物的进化而 增加，高等生物C值一般大于低等生物。
C值悖理：
生物的复杂性与基因组的大小并不完全成比 例增加
.
5
阴影部分为一个门内C-值的范围
动物Leabharlann 真菌 等细菌.
6
重复顺序
➢ 高度重复顺序： 长度：几个——几千个bp 拷贝数：几百个——上百万个 首尾相连，串联排列
↓ 电泳,读取DNA的核苷酸顺序
.
23
Maxam-Gilbert 法所用的化学技术
碱基 G
A+G
C+T C
也称卫星DNA
➢ 中度重复顺序： 一般分散于整个基因组中； 长度和拷贝数差别很大
➢ 单一顺序： 基因主要位于单一顺序
动物中单一顺序约占50％ 植物中单一顺序约占20％
.
7
顺序复杂性
❖ DNA 的复性 遵循二级反应动力学，可表述为： dCt / dt = -KC02 反应达 t 时，单链DNA浓度 = Ct C0 = 单链 DNA起始浓度 K＝ 复性速度常数
1 ATAC G TTA
2 2GCTGTAT GTAAGT CAT
4 C4GATCTGA GT TAATG A
3 3TA C G T TA G A
5 G TTAG ATC
1 ATAC G TTA
3 TACGTTAG
4 ACGTTAGA
2
C G TTAG AT
5
G TTAG ATC
计算机分析杂交图象 并由探针的重叠情况 推导样品的核酸序列
.
4
什么是C 值？
▪通常是指一种生物单倍体基因组DNA的 总量.
在真核生物中，C值一般随着生物的进化而 增加，高等生物C值一般大于低等生物。
C值悖理：
生物的复杂性与基因组的大小并不完全成比 例增加
.
5
阴影部分为一个门内C-值的范围
动物Leabharlann 真菌 等细菌.
6
重复顺序
➢ 高度重复顺序： 长度：几个——几千个bp 拷贝数：几百个——上百万个 首尾相连，串联排列
↓ 电泳,读取DNA的核苷酸顺序
.
23
Maxam-Gilbert 法所用的化学技术
碱基 G
A+G
C+T C
细菌学：第十章 细菌基因组学课件
意外的发现
• 另外，此前科学界一致认为鸡没有嗅觉 ，但是分析结果表明鸡具有大量的嗅觉 基因，味觉基因却很缺乏。
• 分析还发现，鸡缺乏人类所具有的产生 乳汁、唾液和牙齿的基因。
鸡基因组研究的意义
• 鸡是研究低等脊椎动物和人类等哺乳动物 的一种比较理想的中介。
• 将人类基因组与鸡等其他生物的基因组进 行比较，有助于更深入理解人类基因的结 构和功能，进而开发治疗疾病的新手段， 对于培育优质鸡种、改善食品安全、控制 禽流感病毒的蔓延也有重要意义。
1. 原核生物基因组的大小--基因组较大的原
• 1997 年9 月,大肠杆菌的完整基因图谱已绘制成 功, 基因组全序列完成, 全长为5Mb ,共有4 288 个基因,同时也搞清了所有基因产物的氨基酸序 列.
• 人们常说，每个分子生物学家都对两种生物感 兴趣，一种是所研究的物种，另一种就是E. coli。研究人员可以利用实验室中的E. coli菌株 克隆DNA、表达蛋白质、分离目的基因等，如 果没有E. coli，实验室将无法工作。
测序微生物的类别
• 几乎所有类别的病毒 • 模式微生物 • 极端环境微生物 • 病原原核生物 • 环境降解微生物 • 其他
Viruses
微生物基因组的特点
类别
特征
染色体结构 基因组大小 编码序列
多为一条环状闭合双链DNA 从0.16-13Mb 占基因组总长度的90%，平均为1Kb左 右
GC含量
鸡的进化研究
• 鸡是种常见的家禽，长期受到进化生物学家的 青睐。它的基因序列也有助于科学家了解农业 和进化学上重要特性的遗传学基础。
转基因小鸡
• 对鸡和人类的基因组进行比较后发现约 七千万个碱基对是共有的。
• 这暗示着在大约三亿一千万年前二个物 种从共同祖先分化出来的时候，遗传物 质具有守恒性。
基因组学
名词解释：第一章基因组遗传图（连锁图）：指基因或DNA标记在染色体上的相对位置与遗传距离。
单位是厘摩cM （基因或DNA片段在染色体交换过程中分离的频率）。
物理图：以已知核苷酸序列的DNA片段（序列标签位点，sequence-tagged site, STS）为“路标”，以碱基对作为基本测量单位（图距）的基因组图。
转录图：以EST（expressed sequence tag ，表达序列标签）为标记，根据转录顺序的位置和距离绘制的图谱。
EST：通过从cDNA文库中随机挑选的克隆进行测序所获得的部分cDNA的5'或3'端序列称为表达序列标签（EST），一般长300-500 bp左右。
序列图（分子水平的物理图）：序列图是指整个人类基因组的核苷酸序列图，也是最详尽的物理图。
既包括可转录序列，也包括非转录序列，是转录序列、调节序列和功能未知序列的总和。
基因：合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA序列，即一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，还应包括为保证转录所必需的调控序列。
基因组（genome）：生物所具有的携带遗传信息的遗传物质的总和。
基因组学（genomics）：涉及基因组作图、测序和整个基因组功能分析的一门学科。
C值：单倍体基因组的DNA总量，一个特定种属具有特征C值C值矛盾（C value paradox）：指一个有机体的C值和其编码能力缺乏相关性。
单一序列：基因组中单拷贝的DNA序列。
重复序列：基因组中多拷贝的DNA序列。
复杂性（complexity）：基因组中不同序列的DNA总长。
高度重复序列（highly repetitive sequence）：重复片段的长度单位在几个到几百个碱基对（base pair，bp）之间（一般不超过200 bp），串联重复频率很高（可达106以上），高度重复后形成的这类重复顺序称为高度重复顺序。
中度重复序列（intermediate repetitive sequence ）：重复长度300～7000 bp不等，重复次数在102～105左右。
《动物分子生物学》教学课件：第十章 分子生物学发展前沿
第十章 分子生物学的发展前沿
组（-ome）与组学（-omics）
根据遗传信息的传递方向和层次，依次出现了 基因组（学）：genome(genomics) 转录组（学）：transcriptome (transcriptomics) 蛋白质组（学）：proteome (proteomics) 代谢组（学）：metabolome (metabolomics) 生理组（学）：physionome（physionomics） 表型组（学）：phenome（phenomics）
• 代谢组学也是中药质量控制的主要研究手段，有利 于中药的出口和国际化。
三、营养基因组学
营养基因组学（nutrigenomics/ nutritional genomics）: 从基因组水平研究营养素（糖、 脂肪、蛋白质、无机盐和维生素等）和植物化 学物质吸收、利用和代谢的机理，以及营养素 作为调节物质如何调控机体基因表达的一门学 科。
• Metagenomics of Human Intestinal Tract， MetaHIT（人类肠道宏基因组学 ）：
2008年由欧洲委员会资助启动，目标是研究人类肠道 中的所有微生物群落，进而了解人肠道中细菌的物种 分布，最终为后续研究肠道微生物与人的肥胖、肠炎、 糖尿病等疾病的关系提供理论依据，达到预防和监控 的目的。
广义营养基因组学研究内容包括基因组、转录 组、蛋白质组和代谢组等不同层次的分子信息。
营养基因组学研究目标在于寻求与个体基因组 相符合的个性化营养方案，关注营养与疾病预 防的关系。
有可能在以下3个方面产生重要影响: 1、揭示营养素的作用机制或毒性作用。 2、阐明动物营养需要量的分子生物标记。 3、使个性营养成为可能，是人类健康的“金钥 匙” 。
组（-ome）与组学（-omics）
根据遗传信息的传递方向和层次，依次出现了 基因组（学）：genome(genomics) 转录组（学）：transcriptome (transcriptomics) 蛋白质组（学）：proteome (proteomics) 代谢组（学）：metabolome (metabolomics) 生理组（学）：physionome（physionomics） 表型组（学）：phenome（phenomics）
• 代谢组学也是中药质量控制的主要研究手段，有利 于中药的出口和国际化。
三、营养基因组学
营养基因组学（nutrigenomics/ nutritional genomics）: 从基因组水平研究营养素（糖、 脂肪、蛋白质、无机盐和维生素等）和植物化 学物质吸收、利用和代谢的机理，以及营养素 作为调节物质如何调控机体基因表达的一门学 科。
• Metagenomics of Human Intestinal Tract， MetaHIT（人类肠道宏基因组学 ）：
2008年由欧洲委员会资助启动，目标是研究人类肠道 中的所有微生物群落，进而了解人肠道中细菌的物种 分布，最终为后续研究肠道微生物与人的肥胖、肠炎、 糖尿病等疾病的关系提供理论依据，达到预防和监控 的目的。
广义营养基因组学研究内容包括基因组、转录 组、蛋白质组和代谢组等不同层次的分子信息。
营养基因组学研究目标在于寻求与个体基因组 相符合的个性化营养方案，关注营养与疾病预 防的关系。
有可能在以下3个方面产生重要影响: 1、揭示营养素的作用机制或毒性作用。 2、阐明动物营养需要量的分子生物标记。 3、使个性营养成为可能，是人类健康的“金钥 匙” 。
遗传学第五章 基因组
S.S. DNA
复性过程依赖于单链分子间的随机碰撞
( Depends on the collision of complementary S.S. DNA )
影响复性的因素：
• 温度
• 时间 • 离子强度 • DNA片段大小 • DNA序列复杂性
• DNA分子浓度
真核生物：
•第1组分（25%），快，高度重复序列； •第2组分（30%），中，中度重复序列；
序列能或不能被某一酶酶切，实际上相当于一对等位基因的差异。
• 如一对同源染色体二个 DNA分子，一个具有某种 酶的酶切位点，另一个无此 位点������ 酶切后形成的DNA片段长 度就会有差异，即多态性 (RFLP) ������ 根据该等位基因的遗传，将 RFLP作为标记定位在基因 组的某一位置上。
散在重复序列
散在重复序列：散在的方式分布于基因组内的重复序列。
短散在重复序列（SINEs）,500bp
长散在重复序列（LINEs）,1000bp
Alu序列家族：人类50-70万拷贝；
人和灵长类基因标志。 多聚（dT-dG）家族：10万拷贝
第二节 基因组研究
基因和基因组的结构 各种元件的序列特征 基因作图和基因定位 不同序列结构具有不同功能 基因表达的调控 基因与环境相互作用
•
•
（2） 简单序列长度多态性
(simple sequence length polymor-phisms,SSLP) • 简单序列长度多态性,又称为VNTR variable number tandem repeat 数 目可变的串联重复多态性。指重复单位相对较小,由重复单位的序列差异和 数目变化,可形成丰富的多态性。 包括:小卫星序列、微卫星序列 。
第5章_基因组注释
子的使用频率都是相同的
* 所有生物都有密码子偏倚，预期真正的外显子有密码子偏 倚，而非编码区，三联核苷酸随机排列不会有密码偏倚现 象，只有平均的碱基分布水平。所以根据已有的生物密码 子偏倚的资料在编写计算机程序时会写入这些限制，许多 基因注释程序会写明适用于哪些物种
人类，果蝇和大肠杆菌中精氨酸密码使用频率的比较
i) 原核生物中ORF扫描可有效定位基因
原核生物的ORF是指从起始密码子到终止密码子的一段 序列，通常代表一个编码蛋白质的基因
start codon: ATG
stop condon: TAA, TAG,TGA
•
ORF扫描的关键是stop codon 在6种读框中出现的频率， 一般长的ORF（不少于100个codon)可能代表一个基因
• 序列相似性的表现：
① 存在某些完全相同的序列 ② ORF读框的排列类似，如等长的外显子 ③ ORF指令的氨基酸顺序相同 ④ 模拟的多肽高级结构相似
• 比较基因组学是一种更准确的同源搜寻方法
运用基因组之间的同线性可以检测短ORF的真实性
常用的基因注释软件
1) ab initio 基因预测软件
2016/1/8
48
§ 5.3.2 蛋白质组研究
用蛋白谱（protein profiling)来研究蛋白质组组成
蛋白谱基于双向电泳技术和质谱分析技术
建立蛋白质相互作用图谱，能展现一个蛋白质组 中各成员间的相互作用，是连接蛋白质组学和细 胞生物化学过程的一个重要步骤
2-DE
pH3 IEF
显子和内含子的边界 • 要获得单个cDNA，首先需要构建cDNA，然后用目的 基因DNA片段筛选
•
对于不完整的cDNA,可根据已知片段设计引物，通过RACE
* 所有生物都有密码子偏倚，预期真正的外显子有密码子偏 倚，而非编码区，三联核苷酸随机排列不会有密码偏倚现 象，只有平均的碱基分布水平。所以根据已有的生物密码 子偏倚的资料在编写计算机程序时会写入这些限制，许多 基因注释程序会写明适用于哪些物种
人类，果蝇和大肠杆菌中精氨酸密码使用频率的比较
i) 原核生物中ORF扫描可有效定位基因
原核生物的ORF是指从起始密码子到终止密码子的一段 序列，通常代表一个编码蛋白质的基因
start codon: ATG
stop condon: TAA, TAG,TGA
•
ORF扫描的关键是stop codon 在6种读框中出现的频率， 一般长的ORF（不少于100个codon)可能代表一个基因
• 序列相似性的表现：
① 存在某些完全相同的序列 ② ORF读框的排列类似，如等长的外显子 ③ ORF指令的氨基酸顺序相同 ④ 模拟的多肽高级结构相似
• 比较基因组学是一种更准确的同源搜寻方法
运用基因组之间的同线性可以检测短ORF的真实性
常用的基因注释软件
1) ab initio 基因预测软件
2016/1/8
48
§ 5.3.2 蛋白质组研究
用蛋白谱（protein profiling)来研究蛋白质组组成
蛋白谱基于双向电泳技术和质谱分析技术
建立蛋白质相互作用图谱，能展现一个蛋白质组 中各成员间的相互作用，是连接蛋白质组学和细 胞生物化学过程的一个重要步骤
2-DE
pH3 IEF
显子和内含子的边界 • 要获得单个cDNA，首先需要构建cDNA，然后用目的 基因DNA片段筛选
•
对于不完整的cDNA,可根据已知片段设计引物，通过RACE
基因组学-5,6-2008
Type
Satellite Minisatellite Microsatellite
Formation of tandem repeats
Replication slippage
DNA recombination
Accumulation of mutations(突 变累积) in saltatory replications(跳 跃复制)
Ds的改变受激活因子(Ac，activator) 的影响。 Ac可位于基因组中任何其他地方。 Ac的存在可以解除Ds对C的抑制作用，从而使色素基因C得 以表达。所以在胚乳发育期间，由于Ac的作用，Ds转座而 离开色素基因C时，玉米籽粒便出现色素斑点。 有时激活因子Ac丢失，遂使解离因子Ds趋向稳定，从而色 素基因C的表达被部分或完全抑制，玉米胚乳就呈现浅色甚 而无色。 因为Ds和Ac这两控制因子频频地转移位置，所以在玉米籽 粒上显示出散开的斑斑小点。
insertion sequence (IS) in prokaryotic genomes Ac/Ds elements in maize P factor in fruit fly
Barbara McClintock
(1902-1992)
Nobel Prize for Physiology or Medicine 1983
ITR: Inverted terminal repeat
Transposition via an RNA intermediate
LTR elements Retroelements
Non-LTR elements; retroposons
LTR elements
- 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、"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、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)。
常规的DNA半保留复制和双向复制
Replication fork, leading strand and lagging strand
Bidirection replication
DNA replication of circle dsDNA virus
Circle
dsDNA virus genome always displays bidirectional (θ) replication in early infection and rolling circle replication in late phase.
Overlapping gene Utilize both strands for coding.
Inverse terminal repeat (ITR) in genome of DNA virus is
important for replication initiation by formation of hairpin.
(+)ssDNA
+
(+)ssDNA
ds RF
ds RF
Example as phageφX174
Transcription, translation and package
φX174 RF DNA is a template for synthesizing single-stranded viral circles. The A protein remains attached to the same genome through indefinite revolutions, each time nicking the origin on the viral (+) strand and transferring to the new 5 end. At the same time, the released viral strand is circularized.
The BactOG database contains 79,855 overlapping gene pairs extracted from 177 fully sequenced bacterial genomes.
病毒基因组复制中的问题与多样性对策
复制模型
引物与引发
5‗末端的完整性
RNA polymerase coding gene.
Polycistronic virus genome vs. monocistronic mRNA in host cell.
*Genome profile of virus
One kind of nucleic acid—DNA (commonly double strand) or RNA (commonly single strand) The size of virus genomes varies greatly (3×103～1.2 × 106bp). Genome of dsDNA virus is generally bigger than that of RNA virus. (genome of Mimivirus, Science 19 November 2004:
Size of viruses
Shape of viruses
Spherical
Rod-shaped
Brick-shaped
Bullet-shaped
Filament (细丝)
Tadpole(蝌蚪)-shaped
Virion
Envelope
Capsid
Viral core
Genome of virus
ASM Press; 1 edition (June 10, 2007)
Chapter 5 Genome profile
5.1 Genome profile of viruses
5.1 Genome profile of virus
What
is virus? Diversity of composition of virus genome Diversity of replication mechanism of virus genome Diversity of expression mechanism of virus genome
RNA can not be corrected and repaired during replication.
RNA virus
Smaller genome size. More efficient coding mechanisms.
No replication limitation depending on cell cyNA, no end replication problem.
RNA virus
RNA- ss: segmented or non-segmented ds: segmented (only reovirus family)
DNA viruses
圆环病毒 细小病毒 嗜肝病毒 乳多空 病毒
腺病毒
疱疹病毒
痘病毒
C: capsomer— capsid
RNA viruses
θreplication for circle dsDNA
Replicons may be unidirectional or bidirectional. A replication eye forms a theta structure in circular DNA.
σ replication for circle dsDNA
病毒基因组组成的多样性
The genome of a virus can be either DNA or RNA Polarity：+(sense) or –(non-sense) DNA virus
Double stranded (ds): linear or circular Single stranded (ss) : linear or circular
Vol. 306. no. 5700, pp. 1344 - 1350)
Overlapping gene Generally genes of virus have single copy. Most of the genome are coding sequences. Genome of phage is continuous, while genome of eukaryotic virus is discontinuous (gene with intron).
End replication problem for linear DNA genome:
Terminal protein priming (adenovirus)
site-specific nicking priming (poxvirus)
*Genome profile of RNA virus
Overlapping gene, variable splicing, frameshift are common in RNA viruses.
Overlapping genes
Overlapping genes (OGs) are defined as adjacent genes whose coding sequences partially or entirely overlap. Many OGs have been identified in the genomes of prokaryotes, viruses, and mitochondria. Overlapping gene pairs can be divided into three types: unidirectional, convergent, and divergent .
Virus in human life
herpes simplex virus, HSV Hmuan Immunodeficiency Virus, HIV
Avian Influenza Virus , AIV
Tobacco mosaic virus, TMV
What is a virus
A subcellular parasite with genome of DNA or RNA and which replicates inside the host cell upon which it relies for energy and protein synthesis.
Rolling circle replication
共价延伸 模板链和新合成 链分开 不需RNA引物， 在正链3‘-OH上 引发 只有一个复制叉 形成多联体 (concatemer) 线性多联体通过 切割包装成病毒 粒子
Circular ssDNA virus
Looped rolling circle replication
Disadvantages
Linear genomes have to solve the ―5‘end replication problem‖
Virus genomes have to break the limitation of replication just once during one cell cycle.
Genomics
Chapter 5 Genome profile Part I Genome profile of microbe