碩士研究生課-現(xiàn)代分子生物學(xué)-基礎(chǔ)知識-6-基因多態(tài)性課件

基因組多態(tài)性1基因組多態(tài)性1基因組多態(tài)性基本定義：一個(gè)特定的生物群體，其基因組載體分子所有穩(wěn)定狀態(tài)的總和就是該生物群體的基因組多態(tài)性。地球上98％以上的生物是以DNA分子為基因組載體的。因此，對絕大部分生物來講，其基因組的多態(tài)性也就是其DNA分子的多態(tài)性。通常，基因組DNA序列中某位點(diǎn)的變異率低于1％被視為突變，而高于1％則被視為DNA分子多態(tài)（MolecularPolymorphism，MP），也即DNA分子的多樣性（DNAMolecularDiversity，DMD）。2基因組多態(tài)性2人類基因組多態(tài)性研究的意義人類個(gè)體間表型的千差萬別引導(dǎo)著人們執(zhí)著開展人類基因組多態(tài)性研究。這可以在分子水平上深層次地影響和變革人們對人類遺傳學(xué)的認(rèn)識，而這種影響和變革又總是和相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的革新密不可分。3人類基因組多態(tài)性研究的意義3人類基因組多態(tài)性研究簡史早在1955年，Smithies建立起來了淀粉凝膠電泳技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)可檢測蛋白酶的多態(tài)性（DiversityorPolymorphism）。對紅細(xì)胞中某些酶的多態(tài)性分析提示，基因多態(tài)在不同人群中的分布頻率（distributingfrequency）是有較大差異的。1970年以來，限制性內(nèi)切酶切割和Southern雜交技術(shù)的聯(lián)合使用，使得排查人類基因組DNA限制性片段長度多態(tài)（RestrictionFragmentLengthPolymorphism，RFLP）變成了現(xiàn)實(shí)。較大規(guī)模的人類基因組多態(tài)性研究始于上世紀(jì)70年代。4人類基因組多態(tài)性研究簡史4人類基因組多態(tài)性研究簡史1990年以前，對人類基因組多態(tài)性的研究已達(dá)到相當(dāng)程度。人們普遍認(rèn)識到弄清人類基因組多態(tài)性的重要性，但基本格局尚處于小區(qū)域分散式單兵獨(dú)立研究狀態(tài)。1991年，一些人類遺傳學(xué)家和分子生物學(xué)家率先提出建議，擬以大聯(lián)合大協(xié)作方式對全球或一定地理區(qū)域內(nèi)的人類基因組多樣性進(jìn)行研究。1993年9月國際人類基因組多樣性工作會(huì)議舉行，正式籌備人類基因組多樣性計(jì)劃（HumanGenomeDiversityProject，HGDP）。5人類基因組多態(tài)性研究簡史5人類基因組多態(tài)性研究簡史在美國、歐洲、日本和中國等國家或地區(qū)相繼成立了由分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)、人類學(xué)、語言學(xué)、歷史學(xué)、進(jìn)化學(xué)和考古學(xué)等學(xué)科的學(xué)者們組成的專門委員會(huì)負(fù)責(zé)實(shí)施HGDP，而且獲得了許多重要進(jìn)展。真正意義上，第一個(gè)被深刻揭示多態(tài)性的人類編碼基因是人類A、B、O三種血型決定基因。1994年，MotulskyV等人的研究證明，人類A、B、O三種血型是由一個(gè)基因座的多重等位基因控制的。1998年，SchaferAT等人進(jìn)一步研究證明，A、B、O三種血型，實(shí)際上，是由血型基因座中幾個(gè)核苷酸替換產(chǎn)生的不同基因形式?jīng)Q定的?！！?。……。6人類基因組多態(tài)性研究簡史6123456kbresults123456kbSample-16kbSample-2Sample-4Sample-5Sample-6Sample-72kb+4kb+6kb1kb+5kb+6kb1kb+2kb+3kb+4kb+5kb+6kbSample-3Sample-8Sample-9Sample-11Sample-12Sample-13Sample-14Sample-10resultsPredictionoftheRLFPaboutacandidategene7123456人類基因組的AluⅠ序列一種高度重復(fù)的散在分布序列（highlyrepeatinterspersedsequences）每一AluⅠ序列中均有一個(gè)AluⅠ酶切位點(diǎn)，AGCT，因此也被稱為AluⅠ家族（AluⅠfamily）。AluⅠ家族有一個(gè)282bp的一致序列，分左右兩個(gè)亞組分，AluⅠ左組分與AluⅠ右組分序列相似，中間由富含CpG的核苷酸串連接。所有AluⅠ序列的3’端有7~9bp的多聚脫氧腺苷酸尾。整個(gè)基因組中，大約有300000-500000個(gè)拷貝，占5％，累計(jì)總長度1.5108bp。屬于衛(wèi)星序列（SatelliteSequences）。8人類基因組的AluⅠ序列8小衛(wèi)星（minisatellites）DNA多態(tài)多態(tài)的結(jié)構(gòu)與衛(wèi)星DNA的相似。首先由Jefferys等人，1985年，用Southern雜交等技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)。是一類特殊的RFLP，酶切片段長度的差異起因于一類串連重復(fù)核苷酸單元（6-70bp）的拷貝數(shù)(6-100次)發(fā)生改變，因此也被稱之為數(shù)目可變的串連重復(fù)多態(tài)（VariableNumberofTandemRepeatsPolymorphism，VNTR）。9小衛(wèi)星（minisatellites）DNA多態(tài)991011121002003004005006007008009001000bpSample-1Sample-21234567812345678109101112100200aaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanSample-1Sample-2aaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaan8aaan12微衛(wèi)星DNA（microsatellites）

首先由Weber等人，1989年，用PCR擴(kuò)增結(jié)合測序發(fā)現(xiàn)。廣泛存在于原核與真核基因組中。多位于基因的非編碼區(qū)和染色體的近端粒區(qū)。核心序列為1-6bp，呈同向串連重復(fù)排列，也被稱為一類特殊的VNTR。11aaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaa單核苷酸多態(tài)（singlenucleotidepolymorphism，SNP）由單個(gè)核苷酸的替換、插入或缺失產(chǎn)生的。人類基因組約有300萬個(gè)SNP。平均每1000個(gè)堿基就有一個(gè)SNP。DNA測序法是研究SNP的主要技術(shù)手段。限制性內(nèi)切酶法也常用于研究SNP。12單核苷酸多態(tài)（singlenucleotidepolymccacgtacgttttacgtaGATTTCgtacgtagggcgtacgtccacgtacgttttacgtaGAATTCgtacgtagggcgtacgtccacgtacgttttacgtaGACTTCgtacgtagggcgtacgtccacgtacgttttacgtaGAGTTCgtacgtagggcgtacgt1234EcoRⅠReplacementofsinglebase13ccacgtacgttttacgtaGATTTCgtacgtccacgtacgttttacgtaGAATTCgtacgtagggcgtacgt1EcoRⅠccacgtacgttttacgtaGATTCgtacgtagggcgtacgt5Deletionofsinglebase14ccacgtacgttttacgtaGAATTCgtacgtccacgtacgttttacgtaGAATTTCgtacgtagggcgtacgtccacgtacgttttacgtaGAATTCgtacgtagggcgtacgtccacgtacgttttacgtaGAACTTCgtacgtagggcgtacgtccacgtacgttttacgtaGAAGTTCgtacgtagggcgtacgt1789EcoRⅠccacgtacgttttacgtaGAAATTCgtacgtagggcgtacgt6ccacgtacgttttacgtaGATATTCgtacgtagggcgtacgtccacgtacgttttacgtaGACATTCgtacgtagggcgtacgtccacgtacgttttacgtaGAGATTCgtacgtagggcgtacgt101112Insertionofsinglebase15ccacgtacgttttacgtaGAATTTCgtacg基因組多態(tài)性16基因組多態(tài)性1基因組多態(tài)性基本定義：一個(gè)特定的生物群體，其基因組載體分子所有穩(wěn)定狀態(tài)的總和就是該生物群體的基因組多態(tài)性。地球上98％以上的生物是以DNA分子為基因組載體的。因此，對絕大部分生物來講，其基因組的多態(tài)性也就是其DNA分子的多態(tài)性。通常，基因組DNA序列中某位點(diǎn)的變異率低于1％被視為突變，而高于1％則被視為DNA分子多態(tài)（MolecularPolymorphism，MP），也即DNA分子的多樣性（DNAMolecularDiversity，DMD）。17基因組多態(tài)性2人類基因組多態(tài)性研究的意義人類個(gè)體間表型的千差萬別引導(dǎo)著人們執(zhí)著開展人類基因組多態(tài)性研究。這可以在分子水平上深層次地影響和變革人們對人類遺傳學(xué)的認(rèn)識，而這種影響和變革又總是和相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的革新密不可分。18人類基因組多態(tài)性研究的意義3人類基因組多態(tài)性研究簡史早在1955年，Smithies建立起來了淀粉凝膠電泳技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)可檢測蛋白酶的多態(tài)性（DiversityorPolymorphism）。對紅細(xì)胞中某些酶的多態(tài)性分析提示，基因多態(tài)在不同人群中的分布頻率（distributingfrequency）是有較大差異的。1970年以來，限制性內(nèi)切酶切割和Southern雜交技術(shù)的聯(lián)合使用，使得排查人類基因組DNA限制性片段長度多態(tài)（RestrictionFragmentLengthPolymorphism，RFLP）變成了現(xiàn)實(shí)。較大規(guī)模的人類基因組多態(tài)性研究始于上世紀(jì)70年代。19人類基因組多態(tài)性研究簡史4人類基因組多態(tài)性研究簡史1990年以前，對人類基因組多態(tài)性的研究已達(dá)到相當(dāng)程度。人們普遍認(rèn)識到弄清人類基因組多態(tài)性的重要性，但基本格局尚處于小區(qū)域分散式單兵獨(dú)立研究狀態(tài)。1991年，一些人類遺傳學(xué)家和分子生物學(xué)家率先提出建議，擬以大聯(lián)合大協(xié)作方式對全球或一定地理區(qū)域內(nèi)的人類基因組多樣性進(jìn)行研究。1993年9月國際人類基因組多樣性工作會(huì)議舉行，正式籌備人類基因組多樣性計(jì)劃（HumanGenomeDiversityProject，HGDP）。20人類基因組多態(tài)性研究簡史5人類基因組多態(tài)性研究簡史在美國、歐洲、日本和中國等國家或地區(qū)相繼成立了由分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)、人類學(xué)、語言學(xué)、歷史學(xué)、進(jìn)化學(xué)和考古學(xué)等學(xué)科的學(xué)者們組成的專門委員會(huì)負(fù)責(zé)實(shí)施HGDP，而且獲得了許多重要進(jìn)展。真正意義上，第一個(gè)被深刻揭示多態(tài)性的人類編碼基因是人類A、B、O三種血型決定基因。1994年，MotulskyV等人的研究證明，人類A、B、O三種血型是由一個(gè)基因座的多重等位基因控制的。1998年，SchaferAT等人進(jìn)一步研究證明，A、B、O三種血型，實(shí)際上，是由血型基因座中幾個(gè)核苷酸替換產(chǎn)生的不同基因形式?jīng)Q定的。……。……?！?。21人類基因組多態(tài)性研究簡史6123456kbresults123456kbSample-16kbSample-2Sample-4Sample-5Sample-6Sample-72kb+4kb+6kb1kb+5kb+6kb1kb+2kb+3kb+4kb+5kb+6kbSample-3Sample-8Sample-9Sample-11Sample-12Sample-13Sample-14Sample-10resultsPredictionoftheRLFPaboutacandidategene22123456人類基因組的AluⅠ序列一種高度重復(fù)的散在分布序列（highlyrepeatinterspersedsequences）每一AluⅠ序列中均有一個(gè)AluⅠ酶切位點(diǎn)，AGCT，因此也被稱為AluⅠ家族（AluⅠfamily）。AluⅠ家族有一個(gè)282bp的一致序列，分左右兩個(gè)亞組分，AluⅠ左組分與AluⅠ右組分序列相似，中間由富含CpG的核苷酸串連接。所有AluⅠ序列的3’端有7~9bp的多聚脫氧腺苷酸尾。整個(gè)基因組中，大約有300000-500000個(gè)拷貝，占5％，累計(jì)總長度1.5108bp。屬于衛(wèi)星序列（SatelliteSequences）。23人類基因組的AluⅠ序列8小衛(wèi)星（minisatellites）DNA多態(tài)多態(tài)的結(jié)構(gòu)與衛(wèi)星DNA的相似。首先由Jefferys等人，1985年，用Southern雜交等技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)。是一類特殊的RFLP，酶切片段長度的差異起因于一類串連重復(fù)核苷酸單元（6-70bp）的拷貝數(shù)(6-100次)發(fā)生改變，因此也被稱之為數(shù)目可變的串連重復(fù)多態(tài)（VariableNumberofTandemRepeatsPolymorphism，VNTR）。24小衛(wèi)星（minisatellites）DNA多態(tài)991011121002003004005006007008009001000bpSample-1Sample-21234567812345678259101112100200aaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanSample-1Sample-2aaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaaan8aaan12微衛(wèi)星DNA（microsatellites）

首先由Weber等人，1989年，用PCR擴(kuò)增結(jié)合測序發(fā)現(xiàn)。廣泛存在于原核與真核基因組中。多位于基因的非編碼區(qū)和染色體的近端粒區(qū)。核心序列為1-6bp，呈同向串連重復(fù)排列，也被稱為一類特殊的VNTR。26aaanaaanaaanaaanaaanaaanaaanaa單核苷酸多態(tài)（singlenucleotidepolymorphism，SNP）由單個(gè)核苷酸的替換、插入或缺失產(chǎn)生的。人類基因組約有300萬個(gè)SNP。平均每1000個(gè)堿基就有一個(gè)SNP。DNA測序法是研究SNP的主要技術(shù)手段。限制性內(nèi)切酶法也常用于研究SNP。27單核苷酸多態(tài)（singlenucleotidepolymccacgtacgttttacgtaGATTTCgtacgtagggcgtacgtccacgtacgttttacgtaGAATTCgtacgtagggcgtacgtccacgtacgttttacgtaGACTTCgtacgtagggcgtacgtccacgtacgttttacgtaGAGTTCg