物理图绘制课件

第3章

物理图绘制物理作图：

以DNA分子的序列排列为基础的非遗传学的作图技术统称为物理作图。物理作图的方法和策略有多种多样，常用的有：限制性作图；基于克隆的基因组作图；荧光原位杂交；序列标签位点作图。3.1限制性作图3.2基于克隆的基因组作图3.2.1大分子DNA的克隆载体细菌人工染色体(bacterialartificialchromosome,BAC)：

BAC载体源于大肠杆菌中天然的F质粒。F质粒有较大的克隆容量，可达300kb以上可采取类似制备质粒的方法直接提取克隆的DNA。3.2.2重叠群组建重叠群(contig)：相互重叠的DNA片段组成的物理图称为重叠群。克隆重叠群的组建：最早采用的是染色体步移(chromosomewalking)法。首选从基因组文库中挑取一个指定的或随机的克隆，将该起始克隆的末端序列作为探针，在基因组文库中寻找与之重叠的第二个克隆。再按同样的操作程序寻找第三个重叠的克隆，依次延伸，直到完成所需要的重叠群。该方法速度缓慢仅适合于小基因组及小区段染色体的物理图绘制。Contig3.2.3指纹作图克隆指纹(clonefingerprinting)排序：指纹：系指克隆的DNA序列所具有的特定的DNA片段组成。这些DNA片段可以通过不同的方法产生，经凝胶电泳显示后组成特定排列模式的DNA条带，即指纹。克隆指纹：每个克隆的DNA序列都具有特征性的指纹，这些指纹称为克隆指纹。如果两个DNA克隆含有部分相同的指纹，那么这两个克隆就含有部分重叠的DNA序列，它们在基因组中应该相邻排列。>20kb~300bpMolecularweightmarkerevery5thlaneBACclones培养提取BACDNAHindIII完全酶切

1%琼脂糖凝胶电泳

指纹图谱法

（WalkingbyFingerprintingdatabase）

挑取靠近空洞（gap）的种子克隆，酶切构建其指纹图谱，在FPC数据库中进行比对，搜索含有此克隆的重叠克隆群信息，从中确定覆盖空洞区域的克隆，达到延伸目的。限制性带型(restrictionpatterns)指纹：

用不同限制性酶处理样品，经凝胶分离产生DNA条带。如果2个克隆产生的DNA条带有部分是相同的，说明它们含有重叠的序列。HindIII完全酶切HindIII完全酶切FPC数据库中比对CloneACloneBCloneCCABSTS作图(STScontentmaping)指纹：当需将某一克隆重叠群锚定到现有的已具有STS标记的物理图上时，这一方法特别有效。因为STS是单一序列，并且序列已知。根据选定的某个STS序列设计专一性引物，可对大量的单个克隆进行PCR检测，凡是能扩增出条带的克隆均含有序列重叠的插入子。3.4辐射杂种作图构建详细的大基因组物理图的主流技术为STS定位(STSmaping)的辐射杂种(radiationhybrid)作图。主要原理是：基因组中单一序列标签位点(sequencetaggedsite,STS)都有独一无二的序列组成，在染色体上的位置是确定的；位于染色体上近邻排列的STS是机械连接的，在外力作用下断裂DNA或部分酶切降解DNA时，2个不同的STS出现在同一片段的机会取决于它们在基因组中的相对位置。当两个片段含有同一STS序列时，可以确认这两片段彼此重叠。用于作图的STS通常是一小段长度在100到500bp的DNA序列，由于每个基因仅一份拷贝，很易分辨。3.4.1序列标签位点STS要满足2个条件：一段序列已知的片段，在染色体上有独一无二的位置，即每个STS都是单一序列。寻找STS的办法：表达序列标签(expressedsequencetag,EST)是一些从cDNA(complementaryDNA)克隆中找到的小段序列。EST可转变为STS，条件是这个EST来自单拷贝基因而非基因家族成员，或者位于基因的非翻译区。SSLP微卫星序列具有多态性并已在连锁分析中定位的SSLP具有特别的价值。随机基因组序列3.4.2辐射杂种作图的程序与方法辐射杂种作图：辐射杂种(radiationhybrid)是含有另一种生物染色体片段的啮齿类细胞。原理：经强辐射处理的人体细胞很快死亡，但若在辐射后立即处理过的细胞与未辐射的仓鼠或其他鼠类细胞融合，有些人体细胞染色体片段将会整合到鼠类染色体中进行扩增，因此又称为辐射与融合基因转移。通常选择到的每个阳性杂种细胞系可保留5～10Mb大小的人细胞染色体片段，总约占人类基因组的15%～35%。这些杂种细胞的集合体称为辐射杂种群(radiationhybridpanel)，可作为一种作图试剂用于STS定位。每次从杂种细胞分离DNA，用PCR检测杂种细胞中含有的STS标记，根据成对STS出现的频率，可判断这些标记是否连锁以及连锁程度。3.5.1人类基因组整合图除辐射杂种作图外，另一份以BAC克隆为基础的物理图也于2001年发表。这份物理图采用指纹作图法将覆盖人类基因组约15个单倍体的283,287个BAC克隆组建成7