基因组学技术概要

基因组学复习纪要

第一讲绪论

1基因组学（Genomics）：以生物信息学分析为手段研究基因组的组成、结构、表达调控机制和进化规律的一门学科。

生物信息学是应用计算模型、算法和数据库等手段来研究蛋白、基因和基因组的学科。

2人类基因组计划(HGP)

于20世纪80年代提出的，由国际合作组织包括有美、英、日、中、德、法等国参加进行了人体基因作图，测定人体23对染色体由3×109核苷酸组成的全部DNA序列，于2000年完成了人类基因组“工作框架图”。2001年公布了人类基因组图谱及初步分析结果。

HGP的目标:（1）人类DNA测序（2）发展测序技术（3）鉴定人类基因组变异（4）发展有效的基因组学技术（5）比较基因组学

（6）ELSI: ethical, legal, and social issues（7）生物信息学和计算生物学（8）Training and manpower

在人类基因组计划中，还包括对五种生物基因组的研究：大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。

模式生物（model organism）：作为实验模型以研究特定生物学现象的动物、植物和微生物。从研究模式生物得到的结论，通常可适用于其他生物。比如，在揭示生物界遗传规律时，孟德尔选用豌豆作为模式生物，而摩根选用果蝇作为模式生物。

选择用于测序的基因组的标准：

基因组大小；花费；与人类疾病的关系；与生物学基本问题的关系；与农业的关系等

基因组的大小

病毒: 1 kb to 360 kb Note: Mimivirus: 1.2 Mb

细菌: 0.5 Mb to 13 Mb;

真核生物: 8 Mb to 670 Gb;

3基因组学的类型：

环境基因组学；药物基因组学；进化基因组学；结构基因组学；法医基因组学；营养基因组学等

4研究基因组学的五种途径：

Approach I: cataloguing genomic information

Approach II: cataloguing comparative genomic information

Approach III: function; biological principles; evolution

Approach IV: Human disease relevance

Approach V: Bioinformatics aspects

5基因组学一些特点：

（1）基因组学依赖于测序；

（2）基因组学是数据引导的学科，而不是假说驱动的；

（3）Genome sciences is asystematic approach

第二章基因组研究主要网站介绍

1.基因组学数据类型

? DNA序列（全基因组，染色体，基因）

?转录组（蛋白编码转录组；非编码转录组；全长或部分序列(表达序列标签ESTs)）?蛋白质序列（已知的和预测的）

?重复序列

?变异

2.三大核酸数据库

GenBank；EMBL ；DDBJ

3.基因组学中一些常用的网络资源

? UCSC Genome Browser and Table Browser

? Ensembl and EnsMart/BioMart

? NCBI for Blast server, PubMed, Gene Expression Omnibus, dbSNP, etc.

? HapMap for haplotype and variation

? TIGR Comprehensive Microbial Resource

4.数据库类型

Primary Databases

– Original submissions by experimentalists

– Content controlled by the submitter

? Examples: GenBank, SNP, GEO

Derivative Databases

– Built from primary data

– Content controlled by third party (NCBI)

5 .Access to sequences: Entrez Gene at NCBI

Entrez Gene 收集主要数据库中基因/蛋白的关键信息.

6.RefSeq去冗余数据库,为每一种DNA/蛋白提供一个AccessNumber

7 HomologoGene:NCBI 整理真核生物同源序列的资源

8 表达序列数据库UniGene，GEO

9 Blat

快速找到与长度大于40个碱基的序列的相似性大于等于95%的序列，是BLAST-Like Alignment Tool, 但不是BLAST，可用于找到序列在基因组中的位置，可处理少于1 GB 的数据

10. Table Browser

To get the data associated with a track in text format, to calculate intersections between tracks, and to retrieve DNA sequence covered by a track.

11. Gene Sorter

? Displays a sorted table of genes that are related to one another

? Correlation is color-coded

– a highly expressed gene is colored red

– a less expressed gene is shown in green

12 .Ensembl 数据库

第三章测序原理与进展

1双脱氧链末端终止法原理

分别设计四个反应体系，每一反应体系中存在相同的DNA模板、引物、四种dNTP 和一种ddNTP(如ddATP)，则新合成的DNA链在可能掺入正常dNTP的位置都有可能掺入ddNTP，从而导致新合成链在不同的位置终止。由于存在ddNTP与dNTP的竞争，生成的反应产物是一系列长度不同的多核苷酸片段。

2多色荧光标记法-- 荧光标记引物法

定义：将荧光染料预先标记在测序反应所用引物的5’端

一组（4种）荧光标记引物，其序列相同，但标记的荧光染料颜色不同。