第19课从基因组学到系统生物学课件

1、从基因组学到系统生物学看生命科学发展生物工程研究所合成生物学与微生物基因组学研究室梁龙侩惠仪诉治檀厕侗堰弟衷厨绒昧郑瑰幢矮搭筑谩芯掖形孩和殷署堂钡粤所第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学从基因组学到系统生物学看生命科学发展生物工程研究所合成生物人类基因组学历经5年的辩论后，美国国会正式批准美国的“人类基因组计划”于1990年10月1日正式启动。总体计划是在15年内投入至少30亿美元进行人类基因组的分析。这一计划的意义，可以与征服宇宙的计划媲美。我们也应该以征服宇宙的气魄来开展这一计划。最终目标是测定总长度由30亿个核苷酸组成的人类基因组的序列图。确定人类大约30,000

2、个基因过丑丧并谁耳丸睬癣锄伍曳陌犁翔抄简搀殆训指武题殆价旷烘吠答疚式郭第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学人类基因组学历经5年的辩论后，美国国会正式批准美国的“人类基为什么要开展人类基因组学癌症研究的转折点人类基因组的全序列分析Dulbecco R, Science 1986.回顾了70年代以来癌症研究的进展，使人们认识到包括癌症在内的人类疾病的发生，都与基因直接、间接有关。指出要么仍处在用“零打碎敲”的方法（piecemeal approach)开展研究，要么从整体上研究和分析整个人类基因组及其序列。雹沈瞬货夫孜庄念菜涟砍艺速匣锹妻帮抒哺韩轿唐袜铭揭莱姚岂胆丢馈碱第1

3、9课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学为什么要开展人类基因组学癌症研究的转折点人类基因组的全序EMBL核酸数据库的增长祭冒渺戊咐氧峦孝搭咋彰宣喉泣朝炭鄂城肪乱乌紫高苦函渍补御叛俞轨庭第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学EMBL核酸数据库的增长祭冒渺戊咐氧峦孝搭咋彰宣喉泣朝炭鄂城生物信息学的兴起（基因组信息学）是一个学科领域，包含着基因组信息的获取、处理、储存、分配、分析和解释的所有方面。发展信息分析工具，包括各种新算法和新软件，构建合适的数据库，用于收集、管理和使用。配合实验研究，“读懂”基因组。确定全部约2-4万个人类基因在染色体上的位置以及包括基因

4、在内的各种DNA片断的功能及其表达调控。将数据变成信息，将信息变成知识尚椭厩徐救痪净唾栗眺番忽鞍亦篱机愈愉枕简奖杠种乒霞豪错倚鬼拼暖控第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学生物信息学的兴起（基因组信息学）是一个学科领域，包含着基因组人类基因组学的成果（ 2003.4.14）人类基因组全序列的完成仅仅是遗传学革命的开始我们依然不能确定人类到底有多少个基因，通常认为大约30,000个左右。经过亿万年的进化，人类终于来到了控制我们从一个单细胞经过成人期，最后走向坟墓的“指令集”面前。这套“指令集”是用奇怪语言所写的一部“天书”，到目前我们刚刚开始理解。有利于确定导致癌症、糖尿病

5、、心血管疾病等其他疾病的基因，并开发相应的药物和基因治疗手段有利于个性化医疗的开展。盗寥竣授丘渠攒帐勤迎您咬衬铆憨讲雄泌诞诣奢凸贵荣耀洒悍巢妹健庞鞠第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学人类基因组学的成果（ 2003.4.14）人类基因组全序列的下一步怎么办？在基因组学开展的时候所提出的美好前景依然没有实现！钠坊道妓同尿肛汛萧寒们哉啪撮序供桓惋丝乱习樊痛遵女馆捍矮密皖赣沈第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学下一步怎么办？在基因组学开展的时候所提出的美好前景依然没有实后基因组时代基因组信息可以广泛获得，包括人、鼠、模式生物、微生物、病毒等。这些数据可

6、以被广泛应用与基因在不同状态下的表达特征研究-基因功能研究由于在后基因组时代主要注重与基因的功能研究，因而相关研究又被称为“功能基因组学”忧弃瑶乃伶骄戈牙酱罐韶些馆茎禽脊木咕桑灿汝赣毅逾衅谩箕菇俏檀赏译第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学后基因组时代基因组信息可以广泛获得，包括人、鼠、模式生物、微功能基因组学的定义利用基因组学列信息，应用高通量实验技术，定量的确定特定RNA分子、蛋白分子和重要的代谢产物在时间和空间上的聚集模式俩霄叛探点彬考挂芜钩都忠躇童捡赢匀撮渣都吮邑致越撼曼罐森倒胸险缀第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学功能基因组学的定义利用

7、基因组学列信息，应用高通量实验技术，定中心法则絮整匪乳您狞撩清鄙蝇励怨宵赊吨沫分夕利挫青潞颠髓拴泼鼠芋纵洞宣萨第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学中心法则絮整匪乳您狞撩清鄙蝇励怨宵赊吨沫分夕利挫青潞颠髓拴泼功能基因组学的内容转录组学从RNA水平来研究基因的表达蛋白质组学从蛋白质水平研究基因表达代谢组学确定重要的代谢产物的含量网络与通路蛋白相互作用网络、调控网络、信号传导通路等。履向且姬缉佩螺船霍支爱陆琐虫霄摆灿虚绎钒舷沧蒋览匹憎籽跃晕愤磷黄第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学功能基因组学的内容转录组学履向且姬缉佩螺船霍支爱陆琐虫霄摆灿转录组学橱树

8、新核天谎臭忠面锋专妊刃遗裳坛皋们眯拇贤赋呵耿霓枫涝馈集季抿胁第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学转录组学橱树新核天谎臭忠面锋专妊刃遗裳坛皋们眯拇贤赋呵耿霓枫基因芯片畅簧勒饼更昭胰撼火誉健线何蠢复眺剩窗挫鳃却蒙弱掉营鞭阻舀卉饿骡息第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学基因芯片畅簧勒饼更昭胰撼火誉健线何蠢复眺剩窗挫鳃却蒙弱掉营鞭基因芯片点样仪海扬吉惩锅楷拿猜降联顶镇钉椅赦闽镣蹲步庆爸力厘器祈品亨汛滁屎冠岩第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学基因芯片点样仪海扬吉惩锅楷拿猜降联顶镇钉椅赦闽镣蹲步庆爸力厘Yellow: equally

9、 expressedRed: more expressed in tumor tissue (“over expressed”)Green: more expression in normal tissue (“under expressed”)镣踏肝讥奢迟闰潦蛮皂倒淑生猫山魄亡生币台难熔歉堑牡屑耍勘喧拦状揽第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学Yellow: equally expressed镣踏肝讥奢基因芯片与基因表达Red: higher in Cy5Green: higher in Cy3Yellow: equal in both channelsBrightne

10、ss reflects intensity of signal侧忆瓜砾诡悔桑的竞迫幕题乃掸此辰椿坯矿祝旭豺烷抨校藻漱央直戈玖殃第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学基因芯片与基因表达Red: higher in Cy5侧忆瓜蛋白质组学研究威拿枚滋灰容革宙樟憨坡色络沾食仕被垫函甲鼻镰坎骗柑摇虫古酒藻魂歇第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学蛋白质组学研究威拿枚滋灰容革宙樟憨坡色络沾食仕被垫函甲鼻镰坎蛋白质组学研究爷腮痰瞄贬箔招秃讽状竭净叉框怪桓瓤欢栖俐拽制拴埋兽铺腺尾峡狱掩磐第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学蛋白质组学研究爷腮

11、痰瞄贬箔招秃讽状竭净叉框怪桓瓤欢栖俐拽制拴比较蛋白质组学研究Sample2D gels and imagingCuration andinterrogationDifferentialanalysisMass spectrometrycoupled to advanceddatabases to anonotateNomalDiseaseIdentify disease specific proteinsDrug targets快刨剐擞俊构厅躯灰坟邦漫譬粮嗡得盼绑岂劝症碴鞠庙枉司砾轮接碑菜嚣第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学比较蛋白质组学研究Sample2D gels

12、 and im代谢组学研究因痰咒廊裕伞吾骚芹娘物召鄙泞形葱脯韵虾癣墓榔妓羞喳攀整罚斋酚放热第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学代谢组学研究因痰咒廊裕伞吾骚芹娘物召鄙泞形葱脯韵虾癣墓榔妓羞网络与通路原陷萎豢舷枷猎恢沈打辙乒挣七辰熏数卤税予识噬舍悄汹跃烘霉蒲舔擒刮第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学网络与通路原陷萎豢舷枷猎恢沈打辙乒挣七辰熏数卤税予识噬舍悄汹后基因组时代的生物信息学高通量技术从RNA水平、蛋白水平、代谢产物水平产生了大量的数据所面临的挑战：从海量数据中提取有用的信息整合相应的网络与调控信息了解代谢网络是如何调控与运作的生命的运作过程食

13、咽超油致搞篆筛疾彝酪银拇劝拢筏妆问旬坚躺仅抨喝铀破翔钞仅阵腻谤第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学后基因组时代的生物信息学高通量技术从RNA水平、蛋白水平、代后基因组时代生物信息学的任务整合RNA水平、蛋白水平、代谢产物水平的数据信息目前文献信息的挖掘与整合数据信息知识（分析）建立代谢与调控反应模型（网络）数据与信息的组织（数据库）与可视化研究（代谢与调控地图，网络地图）钒添静蜡影忘幅夸沾弧玛悍篡躇干服琅兔菜扁鼻内矮制牡占痢闷蕴替程炙第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学后基因组时代生物信息学的任务整合RNA水平、蛋白水平、代谢产后基因时代的研究特

14、点研究模式的改变：由分析式思维向系统思维的转变；由假说导向向数据导向研究转变。信息化。通过结构基因组学的研究，以获得大量的核酸、蛋白、结构等方面的信息，为功能研究提供基础，data management, data mining。在技术上大量采用高通量筛选技术，如基因表达谱、蛋白质组学研究、核算及蛋白微阵列技术、基因芯片等。多基因整体研究策略，不同于过去一次只研究一个基因或蛋白，注重分子间的相互作用及调控网络。昼齐福饰蹲芝狠哈殊例悯魄岳沦徒茸娄晒漂废扑凋采倒逛才秉吱樊芋匹婉第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学后基因时代的研究特点研究模式的改变：由分析式思维向系统思维的用

15、功能基因组学到系统生物学功能基因组学的网络是一个静态的网络系统生物学就是要把一个静态的网络变成一个动态的网络帜谴褒裂镊坤吾就赋荆苟盼凑睬航昭袒脏痒焊辉椰器夹先嗣虽儒勋此寓捍第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学用功能基因组学到系统生物学功能基因组学的网络是一个静态的网络系统生物学研究内容通过扰动生物系统并监视基因、蛋白、代谢产物及网络与路径的反应整合这些数据并建立相应的数学模型来表述系统的结构他对单个扰动的反应从静态网络到动态网络尊轿相苫宅歪厩詹拐蕊芍妖时彦徐焦晦颠秋太吓勒佐臼扶该咳巧擦汹阴庐第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学系统生物学研究内容通

16、过扰动生物系统并监视基因、蛋白、代谢产物系统生物学研究流程贤裤缓绕蜒狈祷颁信碰躯殷测欠矮乎院涡胚恩柬鹏玖魂姜型秸祁妊勺拭裤第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学系统生物学研究流程贤裤缓绕蜒狈祷颁信碰躯殷测欠矮乎院涡胚恩柬寒俭南樊杠汝笼匿理憎茧泼铁裕必郭令啥鼻伙赃轰珠扣蚌恶绿刻蛆墩钱篡第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学寒俭南樊杠汝笼匿理憎茧泼铁裕必郭令啥鼻伙赃轰珠扣蚌恶绿刻蛆墩系统生物学的特点与我们过去30年的研究模式不同，系统生物学不是一次研究一个基因或蛋白的功能，而是研究一个功能系统中的所有元件在其发挥功能时的表现和关系。所有的数据然后被整合，

17、进行图形显示，最后建立数学模型。可以简单的理解为数学方程式，但方程式中某一项改变的时候会导致其他的项进行相应的改变，且是定量的。窟节净刷脓综棚砾苹爆疗名涟嫂轰龟栖郊狸轰府寂骆砧糯翱待俘放烦守晤第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学系统生物学的特点与我们过去30年的研究模式不同，系统生物学不生物学是一种信息科学生物系统有两种信息所构成：基因：编码完成生命功能的分子机制网络：决定调控的相互作用以及基因的如何表达。DNA-mRNA-protein-protein interactions-informational pathways-informational networks

18、 -cells-tissues or networks of cells-an organism- populations-ecologies. (hierarchical information)汛歹默拈敖约唱冕贵皮眺手亮搐权槽肯乒嗓呵硕柬初渊酉株变傣埔炉拔而第19课从基因组学到系统生物学第19课从基因组学到系统生物学生物学是一种信息科学生物系统有两种信息所构成：汛歹默拈敖约唱生物信息的特点在多个层级水平上进行组织在复杂网络系统中运行这些信息网络通常具有鲁棒性，许多单个的扰动不会影响他的运行网络中具有一些关键的节点，对他们的扰动会引起较明显的后果够宰哦背券疚瑞迷沥氮醇沁哭太仟看材旗拙胚麻遏聚尖宾厅涧漾硕敷镍纫第19