法学概述-分子生物学课件

分子生物学概述2011.9OutlineofMolecularBiology分子生物学概述OutlineofMol22022/12/19自我介绍：王丽颖主任,教授硕博士生导师研究方向：基因工程及疾病分子免疫学E-mail：wlying@22022/12/16自我介绍：王丽颖32022/12/191.分子生物学的诞生经过了一段长期的孕育过程在其诞生之前用于解释生物功能的主要是：—遗传学(Genetics)—生物化学(Biochemistry)32022/12/161.分子生物学的诞生经过了一段长期的孕42022/12/19functiongeneticsgeneproteinbiochemistry42022/12/16functiongeneticsgen52022/12/19—遗传学家Mendel’sexperiments:Commonediblepeas

(Pisumsativum)—selectivecross-breedingof28,000commonpeaplants—Lookingformutant—Screeningthemutant—establishingcross-breeding—drawinggeneticmaps52022/12/16—遗传学家Mendel’sexper62022/12/19GregorMendel—揭示了1/4隐性等位基因的规律(1856~1863，7年)62022/12/16GregorMendel72022/12/19遗传学家：—研究基因，但不一定了解基因—表型有变化，可推测基因变了—无表型改变，无法研究基因思维方式：—寻找生物体的缺失豌豆：1年1-2代果蝇：2周1代酵母：40-60min1代大肠杆菌：20min1代72022/12/16遗传学家：豌豆：1年1-2代82022/12/19—生物化学家通常做法：—分离纯化生物体的各种组分—建立各种实验体系—研究各种组分的功能—理解生物体的功能最重要的组分：蛋白质82022/12/16—生物化学家通常做法：最重要的组分：蛋92022/12/19—遗传学&生物化学遗传学：研究缺什么

寻找突变体生物化学：研究有什么

捣碎生物体分离组分一项研究发现：酵母突变体影响生化途径中酶的活性92022/12/16—遗传学&生物化学遗传学：研究缺什么102022/12/19Yeastcell:特点：—单细胞真核生物—自立性生物，能合成生物体所需的大多数氨基酸—可在提供基本元素的培养基中生长102022/12/16Yeastcell:特点：112022/12/19营养缺陷型酵母：比如：精氨酸缺陷型酵母—在不含精氨酸的培养基中不能生长问：怎样才能获得精氨酸缺陷型酵母？遗传学家：—这种酵母在缺乏精氨酸时不能存活—精氨酸可以挽救这种酵母菌这项研究似乎让人们感觉到基因能影响蛋白质112022/12/16营养缺陷型酵母：遗传学家：这项研究似122022/12/19functiongeneticsgeneproteinbiochemistryAnyrelationship?基因与蛋白质相关联的想法还很抽象，理论上的基因是什么？染色体就是能着色的小体如何进行基因与蛋白质相关联的研究？122022/12/16functiongeneticsge132022/12/19—研究基因的生物化学家FrederickGriffithIn1928,FrederickGriffithworkedwithtwostrainsofbacterialpneumoniaDiscoveredthetransformingprincipleSmooth,virulent(Sstrain)Rough,nonvirulent(Rstrain)—光滑—有荚膜多糖—有毒性—粗糙—无荚膜多糖—无毒性132022/12/16—研究基因的生物化学家Frederi142022/12/19142022/12/16152022/12/19为什么会出现这种情况呢？灭活光滑菌+活的粗糙菌死亡生物化学家Griffith：从小鼠体内分离活菌捣碎分离组分给小鼠注射观察小鼠死活没有结论可以肯定有一种物质发挥了转化作用，索性称其为“transformingprinciple”152022/12/16为什么会出现这种情况呢？灭活光滑菌死162022/12/19In1944,OswaldAvery,MaclynMcCarty,andColinMacLeodperformedanexperimenttodeterminewhatGriffith's"transformingprinciple"was.Theirexperiments:主干实验：—从灭活S菌中提取组分—与R菌混合—涂平板—观察菌落形态162022/12/16In1944,主干实验：172022/12/19结论：—使细菌发生转化的物质是一种含有DNA的组分

当时的反应：—it’sveryinteresting,butsomethingmustbewrongDNA:ascaffold,nospecialrolehowtotransformbacteria?172022/12/16结论：当时的反应：182022/12/19In1952,二战结束，科学研究氛围逐渐好转主流已经逐渐接受DNA可能真实遗传物质，但还停留在理论上AlfredHershey&MarthaChase:研究噬菌体(phage)是怎么进入细菌并进行繁殖的182022/12/16In1952,AlfredHer192022/12/19Phage:Phage—是感染细菌的病毒—外壳是蛋白质—壳内是DNA他们想知道：—Phage感染细菌时，是蛋白质进去了，还是DNA进去了？192022/12/16Phage:Phage他们想知道：202022/12/19怎么做才能验证呢？—在细菌的培养基中加入放射性标记的35S或32P含硫的氨基酸：半胱氨酸核酸：磷酸—戊糖—碱基问：用标记的碳(如14C)是否可以？202022/12/16怎么做才能验证呢？—在细菌的培养基中212022/12/19Hershey-Chaseexperiment:212022/12/16Hershey-Chaseexpe222022/12/19结论：—噬菌体DNA单独就能指导新噬菌体的合成—DNAshouldbethesourceofgeneticinformation—Proteinissimplytheresultofexpressionofthatinformation然而，当时还不知道:—DNA是什么样子？—DNA怎么将遗传信息传递下去？222022/12/16结论：然而，当时还不知道:232022/12/19In1953,JamesWatson,FrancisCrick:—DNAdoublehelixNature,April25,1953;171(4356):737232022/12/16In1953,Nature,Ap242022/12/19DNAdoublehelix—标志着分子生物学的诞生Watson&Crick,在文章最后的一句话：遗传信息传递：—DNA复制242022/12/16DNAdoublehelixWa252022/12/19DNA结构的相关争论：—Watson,Crick,RosalindRosalindRosalind:—DNA结构的衍射图Watson和Crick：—看了Rosalind的衍射图才做出DNA双螺旋结构模型其实一项伟大的发现绝不是那么简单的252022/12/16DNA结构的相关争论：Rosalin262022/12/19FrancisCrick:物理学家对生物学的两个尚未解决的问题十分感兴趣：—Howmoleculesmakethetransitionfromthenon-livingtotheliving?—Howthebrainmakesaconsciousmind?先介绍一本书—当时科学发展已经在理论上清楚了生物分子的共价键能为细胞承载遗传信息提供所需要的结构稳定性262022/12/16FrancisCrick:—当时科272022/12/19<Whatislife>(1887-1961)ErwinSchrodinger—量子物理学家—Writtenin1944—ByErwinSchrodinger当时社会背景：—基因可能是生命的基础已有一些认识在很长一段时间Schrodinger都在思考：Whatislife?272022/12/16<Whatislife>(188282022/12/19Mainidea:—携带遗传信息的物质应该是一种液状晶体(aperiodic

crystal)Schrodinger进一步解释：—这种“aperiodiccrystal”特性允许用少量原子编码几乎无穷大数目的可能性—无晶状结构的非晶体固体应该被看作是具有高粘滞性的液体，遗传物质就是这样一种分子282022/12/16Mainidea:Schrodin292022/12/19FrancisCrick，—受到“Whatislife”这本书的激发—认为Schrodinger在理论上对遗传物质如何贮存遗传信息的描述也许是正确的—对生命科学中两个最具挑战性的问题感兴趣并加以思考和分析292022/12/16FrancisCrick，302022/12/19JamesWatson,—痴迷对鸟的观察—1946年阅读了“whatislife”April6,1928(age

83)从鸟类学专业转为遗传学—进入Phagegroup，涉及X-ray灭活细菌—接触到发现蛋白质-helix结构的教授—渴望学习X-衍射技术以便确定DNA结构302022/12/16JamesWatson,April312022/12/19所以，—创新是知识、经验沉积的产物312022/12/16所以，322022/12/192.分子生物学的发展DNADNA是怎么将遗传信息传递给子代的？DNA是如何与蛋白质发生关系的？后代蛋白质322022/12/162.分子生物学的发展DNADNA是怎332022/12/19Centraldogma:ByFrancisCrick332022/12/16Centraldogma:ByF342022/12/19In1970,—Centraldogma在Nature上正式发表—被称为“分子生物学的中心法则”ProteinDNARNATranslationTranscriptionReversetranscriptionRNAeditingRNAreplicationReplication342022/12/16In1970,ProteinDNA352022/12/19至此，生命科学再也不是一门记忆的学科有了逻辑的连贯性，允许我们来解释地球上所有生命的组成形式352022/12/16至此，362022/12/19至此，生命科学再也不是一门记忆的学科有了逻辑的连贯性，允许我们来解释地球上所有生命的组成形式那么，基因怎么才能编码蛋白质呢？362022/12/16至此，那么，基因怎么才能编码蛋白质呢372022/12/19After1953,GeorgeGamowsuggested:—thetwentycombinationsof4DNAbasestaken3atatimecorrespondto20aminoacidsusedtoformproteins1904

–1968But,itwasinwrongdirectionOverlappingDegenerateForexample:TTCAGTAACAGATGCAAACCCGCGAATAGGTGAGeorgeGamow:—理论物理学家—宇宙学家372022/12/16After1953,1904

–382022/12/19In1961,FrancisCrick,SydneyBrenner,Leslie

Barnett,R.J.Watts-Tobin：

—3basesfor1aminoacid—natureofgeneexpression—frameshiftmutation—CrickFH,BarnettL,BrennerS,Watts-TobinRJ(1961).Generalnatureofthegeneticcodeforproteins.Nature

192(4809):1227–32.382022/12/16In1961,—CrickFH,392022/12/19在20世纪50年代~70年代：—DNAdouble-helixstructure—centraldogma—geneticcodeBut,这些研究大都停留在理论上Why?没有办法操作DNA392022/12/16在20世纪402022/12/19DNA的可操作性在70年代得以实现20世纪70年代：限制性核酸内切酶DNA重组技术StanleyCohen(Stanford)HerbertBoyer(UCSF)Plasmid1Plasmid2REREligaseRecombinantplasmidTransformationE.coli402022/12/16DNA的可操作性在70年代得以实现2412022/12/19HerbertW.Boyer(UCSF)RobertA.Swanson

1947-1999

1974年，—申请了重组DNA技术的专利—ByCohen,Boyer1976年,—Boyer和Swanson作为发起人，创建了GenentechInc.1982年，—GenentechInc第一个产品“重组人胰岛素”上市412022/12/16HerbertW.BoyerRo422022/12/19AimofGenentech:usinghumangeneticinformationto—discover—develop—manufacture—commercializebiotherapeuticsthataddresssignificantunmetmedicalneedsunmet:未满足的422022/12/16AimofGenentech:u432022/12/19分子生物学的快速发展得益于两个关键事件：—DNAdouble-helixstructure—DNArecombinanttechnique20世纪70年代后一系列生命科学的突破性研究成果432022/12/16分子生物学的快速发展20世纪70年代442022/12/191977年，Sanger和Maxam&Gilbert—DNA测序方法WalterGilbertHarvardFrederickSangerUniversityofCambridge1980年获诺贝尔奖92岁此后，—致病基因—致癌基因—生物的基因组测序—人类的基因组测序也刺激新技术：—1983年，PCRKaryB.Mullis

1993年获诺贝尔奖442022/12/161977年，WalterGilbe452022/12/191981年，—转基因技术生长激素转基因小鼠1989年，—基因敲除技术从此，—可以在生物体内操作遗传信息452022/12/161981年，生长激素转基因小鼠1462022/12/191982年，—GenBankdatabase之后启动了广范围的基因组研究：—1990年，humangenomeproject启动—1996年，酵母(S.cervisiae)基因组测序—1998年，线虫基因组测序—2000年，果蝇基因组测序—2001年，人类基因组草图完成—以下信息来自：Nature,Feb102011462022/12/161982年，之后启动了广范围的基因组472022/12/19—2002年，小鼠基因组测序—2003年，人类基因组计划结束—2004年，发表人类基因组序列

大鼠基因组测序

鸡基因组测序—2005年，狗基因组测序

猩猩基因组测序

第一个基因组范围相关性研究发表人类的近亲——猩猩猩猩基因组序列与人类基因组的差异=1.44%(相似性>98%)472022/12/16—2002年，小鼠基因组测序人类的近482022/12/19—2006年，第一个直接对消费者的基因组测序

海胆(seaurchin)基因组测序

蜜蜂基因组测序

基因型、表型-NCBIdatabase启动—2007年，中国汉人基因组测序

第一个个人基因组测序

人类遗传变异有重大突破的一年

猕猴基因组测序482022/12/16—2006年，第一个直接对消费者的基492022/12/19—2008年，遗传信息非歧视Act在美国通过

胶质瘤全基因组分析

第一个癌基因组测序(AML)

鸭嘴兽(platypus)基因组测序

非洲优鲁巴人(Yoruba)基因组测序

第一个用新技术个人基因组测序—2009年，韩国人基因组测序

第一张人类甲基化图谱(GINA)492022/12/16—2008年，遗传信息非歧视Act在502022/12/19—2009年，牛基因组测序

国际数据释放研讨会

完成了哺乳动物基因收集(MGC)—2010年，exome测序发现Miller综合征基因1000基因组试验性计划完成

穴居人(Neanderthal)基因组测序>1000小鼠基因敲除突变

第500个基因组范围研究发表

南非人基因组测序502022/12/16—2009年，牛基因组测序512022/12/19从碱基配对到病床的研究五个阶段：—structureofgenome—biologyofgenome—biologyofdisease—advancingthescienceofmedicine—improvingtheeffectivenessofhealthcare—Nature,Feb10,2011512022/12/16从碱基配对到病床的研究—Nature522022/12/19522022/12/16532022/12/19如何理解疾病的生物学呢？3.疾病生物学(Biologyofdisease)疾病遗传变异(遗传性的和/或体细胞的)环境因素和/或健康行为表观遗传532022/12/16如何理解疾病的生物学呢？3.疾病生物542022/12/19困扰人类的一些顽症性疾病：肿瘤重大病毒性感染老年痴呆……542022/12/16困扰人类的一些顽症性疾病：552022/12/19老年痴呆—全球有数百万人饱受阿尔茨海默氏症之苦—仅在英国就大约有417,000人罹患此病2009-9-6，onNatureGenetics英法和法国发现两个新基因：Clu,PICAM方法：largestgenome-widescansusingDNAmicroarrays(genechips)完成：bytwointernationalgroups552022/12/16老年痴呆—全球有数百万人饱受阿尔茨海562022/12/19Crohn’s

disease—自身免疫性疾病—肠道炎症致腹痛、溃疡、腹泻Bygenome-widescreening—发现32个相关基因—已建立动物模型—已设计靶向药物562022/12/16Crohn’sdisease—自身572022/12/19预计未来一段时间，医学分子生物学将可能在以下几个方面取得较多进展—对各种疾病发生发展的分子机制的认识单基因病几个基因病复杂性状疾病的遗传背景研究肿瘤心血管系统疾病糖尿病重要感染性疾病疾病易感性药物敏感性个体基因组与环境相互作用572022/12/16预计未来一段时间，医学分子生物学将可582022/12/19—疾病的诊断方法

基因组的信息分析个体基因组群体基因组

疾病发生发展的机制认识遗传背景参与分子易感因素复杂性状疾病新的诊断方法评价疾病的存在状态预测疾病的转归及预后评判疾病在个体发生的风险性—疾病的治疗手段

靶向治疗582022/12/16—疾病的诊断方法基因组的信息分析个592022/12/19Genomicmedicine:—Makinggenomics-baseddiagnosticsroutine—Definingthegeneticcomponentsofdisease—Comprehensivecharacterizationofcancergenomes—Practicalsystemsforclinicalgenomicinformatics—Theroleofthehumanmicrobiome(microbialcommunitiesthatinhabitourbodies)inhealthanddisease592022/12/16Genomicmedicine:602022/12/19分子生物学：—真正地、动态地解释了生物功能在分子水平上的基础—使生物学从记忆性学科变成了有逻辑的连贯性602022/12/16分子生物学：612022/12/19—50年前我们无法想象通过操作遗传物质来认识生命的奥秘—今天我们也无法想象未来生命科学会出现怎样的巨变但我们知道：—分子生物学能带领你们去探索生命的奥秘612022/12/16—50年前我们无法想象通过操作遗传物622022/12/19That’sallfortoday622022/12/16That’sallfortod分子生物学概述2011.9OutlineofMolecularBiology分子生物学概述OutlineofMol642022/12/19自我介绍：王丽颖主任,教授硕博士生导师研究方向：基因工程及疾病分子免疫学E-mail：wlying@22022/12/16自我介绍：王丽颖652022/12/191.分子生物学的诞生经过了一段长期的孕育过程在其诞生之前用于解释生物功能的主要是：—遗传学(Genetics)—生物化学(Biochemistry)32022/12/161.分子生物学的诞生经过了一段长期的孕662022/12/19functiongeneticsgeneproteinbiochemistry42022/12/16functiongeneticsgen672022/12/19—遗传学家Mendel’sexperiments:Commonediblepeas

(Pisumsativum)—selectivecross-breedingof28,000commonpeaplants—Lookingformutant—Screeningthemutant—establishingcross-breeding—drawinggeneticmaps52022/12/16—遗传学家Mendel’sexper682022/12/19GregorMendel—揭示了1/4隐性等位基因的规律(1856~1863，7年)62022/12/16GregorMendel692022/12/19遗传学家：—研究基因，但不一定了解基因—表型有变化，可推测基因变了—无表型改变，无法研究基因思维方式：—寻找生物体的缺失豌豆：1年1-2代果蝇：2周1代酵母：40-60min1代大肠杆菌：20min1代72022/12/16遗传学家：豌豆：1年1-2代702022/12/19—生物化学家通常做法：—分离纯化生物体的各种组分—建立各种实验体系—研究各种组分的功能—理解生物体的功能最重要的组分：蛋白质82022/12/16—生物化学家通常做法：最重要的组分：蛋712022/12/19—遗传学&生物化学遗传学：研究缺什么

寻找突变体生物化学：研究有什么

捣碎生物体分离组分一项研究发现：酵母突变体影响生化途径中酶的活性92022/12/16—遗传学&生物化学遗传学：研究缺什么722022/12/19Yeastcell:特点：—单细胞真核生物—自立性生物，能合成生物体所需的大多数氨基酸—可在提供基本元素的培养基中生长102022/12/16Yeastcell:特点：732022/12/19营养缺陷型酵母：比如：精氨酸缺陷型酵母—在不含精氨酸的培养基中不能生长问：怎样才能获得精氨酸缺陷型酵母？遗传学家：—这种酵母在缺乏精氨酸时不能存活—精氨酸可以挽救这种酵母菌这项研究似乎让人们感觉到基因能影响蛋白质112022/12/16营养缺陷型酵母：遗传学家：这项研究似742022/12/19functiongeneticsgeneproteinbiochemistryAnyrelationship?基因与蛋白质相关联的想法还很抽象，理论上的基因是什么？染色体就是能着色的小体如何进行基因与蛋白质相关联的研究？122022/12/16functiongeneticsge752022/12/19—研究基因的生物化学家FrederickGriffithIn1928,FrederickGriffithworkedwithtwostrainsofbacterialpneumoniaDiscoveredthetransformingprincipleSmooth,virulent(Sstrain)Rough,nonvirulent(Rstrain)—光滑—有荚膜多糖—有毒性—粗糙—无荚膜多糖—无毒性132022/12/16—研究基因的生物化学家Frederi762022/12/19142022/12/16772022/12/19为什么会出现这种情况呢？灭活光滑菌+活的粗糙菌死亡生物化学家Griffith：从小鼠体内分离活菌捣碎分离组分给小鼠注射观察小鼠死活没有结论可以肯定有一种物质发挥了转化作用，索性称其为“transformingprinciple”152022/12/16为什么会出现这种情况呢？灭活光滑菌死782022/12/19In1944,OswaldAvery,MaclynMcCarty,andColinMacLeodperformedanexperimenttodeterminewhatGriffith's"transformingprinciple"was.Theirexperiments:主干实验：—从灭活S菌中提取组分—与R菌混合—涂平板—观察菌落形态162022/12/16In1944,主干实验：792022/12/19结论：—使细菌发生转化的物质是一种含有DNA的组分

当时的反应：—it’sveryinteresting,butsomethingmustbewrongDNA:ascaffold,nospecialrolehowtotransformbacteria?172022/12/16结论：当时的反应：802022/12/19In1952,二战结束，科学研究氛围逐渐好转主流已经逐渐接受DNA可能真实遗传物质，但还停留在理论上AlfredHershey&MarthaChase:研究噬菌体(phage)是怎么进入细菌并进行繁殖的182022/12/16In1952,AlfredHer812022/12/19Phage:Phage—是感染细菌的病毒—外壳是蛋白质—壳内是DNA他们想知道：—Phage感染细菌时，是蛋白质进去了，还是DNA进去了？192022/12/16Phage:Phage他们想知道：822022/12/19怎么做才能验证呢？—在细菌的培养基中加入放射性标记的35S或32P含硫的氨基酸：半胱氨酸核酸：磷酸—戊糖—碱基问：用标记的碳(如14C)是否可以？202022/12/16怎么做才能验证呢？—在细菌的培养基中832022/12/19Hershey-Chaseexperiment:212022/12/16Hershey-Chaseexpe842022/12/19结论：—噬菌体DNA单独就能指导新噬菌体的合成—DNAshouldbethesourceofgeneticinformation—Proteinissimplytheresultofexpressionofthatinformation然而，当时还不知道:—DNA是什么样子？—DNA怎么将遗传信息传递下去？222022/12/16结论：然而，当时还不知道:852022/12/19In1953,JamesWatson,FrancisCrick:—DNAdoublehelixNature,April25,1953;171(4356):737232022/12/16In1953,Nature,Ap862022/12/19DNAdoublehelix—标志着分子生物学的诞生Watson&Crick,在文章最后的一句话：遗传信息传递：—DNA复制242022/12/16DNAdoublehelixWa872022/12/19DNA结构的相关争论：—Watson,Crick,RosalindRosalindRosalind:—DNA结构的衍射图Watson和Crick：—看了Rosalind的衍射图才做出DNA双螺旋结构模型其实一项伟大的发现绝不是那么简单的252022/12/16DNA结构的相关争论：Rosalin882022/12/19FrancisCrick:物理学家对生物学的两个尚未解决的问题十分感兴趣：—Howmoleculesmakethetransitionfromthenon-livingtotheliving?—Howthebrainmakesaconsciousmind?先介绍一本书—当时科学发展已经在理论上清楚了生物分子的共价键能为细胞承载遗传信息提供所需要的结构稳定性262022/12/16FrancisCrick:—当时科892022/12/19<Whatislife>(1887-1961)ErwinSchrodinger—量子物理学家—Writtenin1944—ByErwinSchrodinger当时社会背景：—基因可能是生命的基础已有一些认识在很长一段时间Schrodinger都在思考：Whatislife?272022/12/16<Whatislife>(188902022/12/19Mainidea:—携带遗传信息的物质应该是一种液状晶体(aperiodic

crystal)Schrodinger进一步解释：—这种“aperiodiccrystal”特性允许用少量原子编码几乎无穷大数目的可能性—无晶状结构的非晶体固体应该被看作是具有高粘滞性的液体，遗传物质就是这样一种分子282022/12/16Mainidea:Schrodin912022/12/19FrancisCrick，—受到“Whatislife”这本书的激发—认为Schrodinger在理论上对遗传物质如何贮存遗传信息的描述也许是正确的—对生命科学中两个最具挑战性的问题感兴趣并加以思考和分析292022/12/16FrancisCrick，922022/12/19JamesWatson,—痴迷对鸟的观察—1946年阅读了“whatislife”April6,1928(age

83)从鸟类学专业转为遗传学—进入Phagegroup，涉及X-ray灭活细菌—接触到发现蛋白质-helix结构的教授—渴望学习X-衍射技术以便确定DNA结构302022/12/16JamesWatson,April932022/12/19所以，—创新是知识、经验沉积的产物312022/12/16所以，942022/12/192.分子生物学的发展DNADNA是怎么将遗传信息传递给子代的？DNA是如何与蛋白质发生关系的？后代蛋白质322022/12/162.分子生物学的发展DNADNA是怎952022/12/19Centraldogma:ByFrancisCrick332022/12/16Centraldogma:ByF962022/12/19In1970,—Centraldogma在Nature上正式发表—被称为“分子生物学的中心法则”ProteinDNARNATranslationTranscriptionReversetranscriptionRNAeditingRNAreplicationReplication342022/12/16In1970,ProteinDNA972022/12/19至此，生命科学再也不是一门记忆的学科有了逻辑的连贯性，允许我们来解释地球上所有生命的组成形式352022/12/16至此，982022/12/19至此，生命科学再也不是一门记忆的学科有了逻辑的连贯性，允许我们来解释地球上所有生命的组成形式那么，基因怎么才能编码蛋白质呢？362022/12/16至此，那么，基因怎么才能编码蛋白质呢992022/12/19After1953,GeorgeGamowsuggested:—thetwentycombinationsof4DNAbasestaken3atatimecorrespondto20aminoacidsusedtoformproteins1904

–1968But,itwasinwrongdirectionOverlappingDegenerateForexample:TTCAGTAACAGATGCAAACCCGCGAATAGGTGAGeorgeGamow:—理论物理学家—宇宙学家372022/12/16After1953,1904

–1002022/12/19In1961,FrancisCrick,SydneyBrenner,Leslie

Barnett,R.J.Watts-Tobin：

—3basesfor1aminoacid—natureofgeneexpression—frameshiftmutation—CrickFH,BarnettL,BrennerS,Watts-TobinRJ(1961).Generalnatureofthegeneticcodeforproteins.Nature

192(4809):1227–32.382022/12/16In1961,—CrickFH,1012022/12/19在20世纪50年代~70年代：—DNAdouble-helixstructure—centraldogma—geneticcodeBut,这些研究大都停留在理论上Why?没有办法操作DNA392022/12/16在20世纪1022022/12/19DNA的可操作性在70年代得以实现20世纪70年代：限制性核酸内切酶DNA重组技术StanleyCohen(Stanford)HerbertBoyer(UCSF)Plasmid1Plasmid2REREligaseRecombinantplasmidTransformationE.coli402022/12/16DNA的可操作性在70年代得以实现21032022/12/19HerbertW.Boyer(UCSF)RobertA.Swanson

1947-1999

1974年，—申请了重组DNA技术的专利—ByCohen,Boyer1976年,—Boyer和Swanson作为发起人，创建了GenentechInc.1982年，—GenentechInc第一个产品“重组人胰岛素”上市412022/12/16HerbertW.BoyerRo1042022/12/19AimofGenentech:usinghumangeneticinformationto—discover—develop—manufacture—commercializebiotherapeuticsthataddresssignificantunmetmedicalneedsunmet:未满足的422022/12/16AimofGenentech:u1052022/12/19分子生物学的快速发展得益于两个关键事件：—DNAdouble-helixstructure—DNArecombinanttechnique20世纪70年代后一系列生命科学的突破性研究成果432022/12/16分子生物学的快速发展20世纪70年代1062022/12/191977年，Sanger和Maxam&Gilbert—DNA测序方法WalterGilbertHarvardFrederickSangerUniversityofCambridge1980年获诺贝尔奖92岁此后，—致病基因—致癌基因—生物的基因组测序—人类的基因组测序也刺激新技术：—1983年，PCRKaryB.Mullis

1993年获诺贝尔奖442022/12/161977年，WalterGilbe1072022/12/191981年，—转基因技术生长激素转基因小鼠1989年，—基因敲除技术从此，—可以在生物体内操作遗传信息452022/12/161981年，生长激素转基因小鼠11082022/12/191982年，—GenBankdatabase之后启动了广范围的基因组研究：—1990年，humangenomeproject启动—1996年，酵母(S.cervisiae)基因组测序—1998年，线虫基因组测序—2000年，果蝇基因组测序—2001年，人类基因组草图完成—以下信息来自：Nature,Feb102011462022/12/161982年，之后启动了广范围的基因组1092022/12/19—2002年，小鼠基因组测序—2003年，人类基因组计划结束—2004年，发表人类基因组序列

大鼠基因组测序

鸡基因组测序—2005年，狗基因组测序

猩猩基因组测序

第一个基因组范围相关性研究发表人类的近亲——猩猩猩猩基因组序列与人类基因组的差异=1.44%(相似性>98%)472022/12/16—2002年，小鼠基因组测序人类的近1102022/12/19—2006年，第一个直接对消费者的基因组测序

海胆(seaurchin)基因组测序

蜜蜂基因组测序

基因型、表型-NCBIdatabase启动—2007年，中国汉人基因组测序

第一个个人基因组测序

人类遗传变异有重大突破的一年

猕猴基因组测序482022/12/16—2006年，第一个直接对消费者的基1112022/12/19—2008年，遗传信息非歧视Act在美国通过

胶质瘤全基因组分析

第一个癌基因组测序(AML)

鸭嘴兽(platypus)基因组测序

非洲优鲁巴人(Yoruba)基因组测序

第一个用新技术个人基因组测序—2009年，韩国人基因组测序

第一张人类甲基化图谱(GINA)492022/12/16—2008年，遗传信息非歧视Act在1122022/12/19—2009年，牛