人类基因体学与展望课件

1、第九章人類基因體學與展望遺傳圖譜、細胞學圖譜和實體圖譜有兩種類型的圖譜：遺傳連鎖圖譜(genetic linkage maps)決定染色體上各種標誌區和基因之間的相對排列與大約距離。實體圖譜(physical maps)各種基因或未知功能DNA片段之間真實的位置（以鹼基對數目表示）和距離，甚至於未知功能的DNA片段，在染色體特定區域的位置都可以明確地繪製出來。圖圖圖圖圖實體圖譜實體圖譜是連續DNA序列（又稱為序列拼圖：contig）交織而成的完整序列。在實體圖譜中，DNA路標的距離是以千對鹼基kilobase（1kb1000核苷酸）來表示，實體圖譜呈現出染色體內DNA序列實在的位置。圖(chr

2、omosome walking)圖STSs: sequence-tagged sitesESTs: expressed-sequence tag圖人類基因體計畫年，美國國家衛生研究院(NIH)和能源部(DOE)共同規劃組成一個委員會(Human Genome Organization, HUGO)，並提出人類基因體計劃(Human Genome Project)，一個五年整合型的研究計劃。在年十月由國會通過開始執行。人類基因體計劃的目標官方和私人公司完成人類基因體序列的第一草案比較基因體學人類基因體計畫與疾病人類基因體計劃的目標(原本規劃兩個五年計畫）建立高解析度的遺傳圖譜與實體圖譜，以幫助找

3、出各種疾病基因的位置。架構DNA序列路標，以利在2005年可以完成整個基因體序列。官方和私人兩個研究機構，同時在2000年宣佈完成基因體草圖。使用生物資訊學、ESTs以及比較基因體學，鑑定出基因體內所有基因。建立多型性資料庫，尤其是單一核苷酸多形性，有助於疾病診斷、全球人口族群變遷以及人類演化。其他：研發新方法與工具以供DNA定序基因表現研究生物資訊學資料庫管理與設置表圖官方和私人公司完成人類基因體序列的第一草案年二月分別由：色列拉基因體學克瑞創投(Craig Venture of Celera Genomics)人類基因體研究國家中心(NCHGR)兩個單位發表。重要發現兩個基因體版本數據呈現

4、的重要發現：人類基因體稍多於30億個鹼基對三萬到四萬的蛋白質譯碼基因重複序列可能影響染色體結構與動態學基因平均長度的變異度很大染色體上的基因分布並不均勻染色體Y的基因數最少，一號染色體最多約200個基因直接源自細菌相同功能蛋白質人類的較低等生物複雜男性生殖細胞突變速度較女性快兩倍所有人類的核苷酸序列有99.9相同超過50新發現基因功能不詳圖(NCHGR)(Celera Genomics)比較基因體學基因體研究中，以非人類的基因體與人類的相比對，稱為比較基因體學(comparative genomics)。(conserved) synteny圖人類基因體計畫與疾病在人類基因體圖譜的繪製中，遺傳

5、連鎖分析能用於研究家族所患遺傳疾病的特徵。通常，研究一個家族中連續幾代的基因便可獲得足夠的訊息，用於推論出某個基因是否連鎖。圖圖圖圖A: diseasedB: normalBBAB圖其它基因體計劃人類基因體與其它基因體有很多不同之處：人類基因體之基因密集區是隨機分佈的其他生物基因體基因分佈較均勻。人類的蛋白質量因pre-mRNA splicing及轉譯後修飾過程不同，類似的基因卻得到不同的蛋白質及功能。人類同族系(family)蛋白質的成員數量增加很多，尤其是發育和免疫系統上。人類基因體有很大部分是重複序列 (50%)人類之DNA重複的數目已停止增多，而鼠則尚未減緩，這是人鼠最基本的差異。其它

6、基因體計劃老鼠與其它動物無脊椎動物植物微生物老鼠與其它動物人鼠的演化在很久以前就已分道揚鑣，但是DNA序列的保守性很高，可見功能會限制基因的演化。另外很多發育、代謝及遺傳學疾病也相當近似，這就是為什麼用老鼠作模式來研究人類疾病。無脊椎動物第一次被定序的兩個多細胞真核生物基因體是果蠅和線蟲，這兩種生物長久以來即被當作模式動物(model animal)。發育生物學與農業上具有重要性。植物農作物。植物含有特殊代謝酵素，具有生物技術的應用價值。二次代謝產物的收產植物細胞合成光合作用病原耐受性微生物基因體計劃目標為：對重大寄生性病原的媒介生物之基因體有較佳認識。累積多型性資料，以便檢測基因體歧異度。鑑

7、定種的特有基因，開發有效疫苗深入了解病原體生活史，作為開發藥物的根據。功能基因體學(functional genomics)基因體中所有基因的確切位置與功能基因如何調節與控制各個染色體的架構如何形成非譯碼區的DNA有何角色各種蛋白質之間的交互作用各種蛋白質的含量與功能SNP資料與疾病或個人健康的相關性在多個基因與致病的疾病中，每個基因扮演角色如何各個基因在表現型特徵（實體特徵）中扮演角色為何不同生物在演化過程中之保守程度蛋白質體與蛋白質體學蛋白質體是指在某一狀況下特定細胞內所有的蛋白質，而蛋白質體學就是研究基因體所譯碼出來的蛋白質體。其它OMES體學(omics)特定種類的細胞在特別的條件下會

8、製造或表現出轉錄產物(transcript)，所有這些表現出來的全部轉錄產物就稱為轉錄體(transcriptome)，比較兩個不同條件下所產生的轉錄體，就可以得知該基因體中每個基因表現的改變。生物資訊學(bioinformatics)目標是：開發工具高速存取及管理資料庫分析大量的DNA與蛋白質資料，找出功能。開發新的演算法及工具，以便利用和操作這些數據。資料庫(data base)最常用的DNA資料庫由美國國家生物技術資訊中心(NCBI)負責維護。DNA序列可以上傳到此資料庫，通常文章發表前都會將其DNA存入此站，學者也可以從此網站中搜尋並取得DNA序列。資料庫也用於作為data mining，利用已知物種的相似序列，預測某基因或蛋白質的功能和結構，從已知序列萃取整理後，再對其功能建構一個假說，以利進一步試驗。(GenBank, Entrez, EMBL, DDB, PIR, )生物資訊學的工具從資料庫取得DN