基因組注釋課件

第5章基因組序列注釋學(xué)習(xí)重點：

1)基因注釋的方法

2)基因功能的研究方法1ppt課件.基因組序列所包含的全部遺傳信息是什么？基因組作為一個整體如何行使其功能？用什么方法尋找基因？用什么方法研究基因的功能?

計算機分析+實驗2ppt課件.3ppt課件.5.1尋找基因

基因組序列查找基因。有兩種常見的方法：計算機分析尋找與基因有關(guān)的序列。通過對DNA序列進行實驗分析，看其能否表達基因產(chǎn)物。

4ppt課件.5.1.1根據(jù)基因結(jié)構(gòu)特征搜尋基因基因不是核苷酸的隨機排列而是具有明顯特征：基因的編碼區(qū)是可讀框?？赡艿牧NORF5ppt課件.1.根據(jù)開放讀碼框預(yù)測基因

a.起始密碼子ATG：第一個ATG的確定則依據(jù)Kozak規(guī)則：

Kozak規(guī)則是基于已知數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果，所謂Kozak規(guī)則，即第一個ATG側(cè)翼序列的堿基分布所滿足的統(tǒng)計規(guī)律。6ppt課件.

若將第一個ATG中的堿基A，T，G分別標(biāo)為1，2，3位，則Kozak規(guī)則可描述如下：

(1)第4位的偏好堿基為G；

(2)ATG的5’端約15bp范圍的側(cè)翼序列內(nèi)不含堿基T；

(3)在-3，-6和-9位置，G是偏好堿基；

(4)除-3，-6和-9位，在整個側(cè)翼序列區(qū)，C是偏好堿基。7ppt課件.b.終止密碼子

終止密碼子:TAA,TAG,TGAGC%=50%終止密碼子每64bp出現(xiàn)一次；

GC%>50%終止密碼子每100－200bp出現(xiàn)一次；由于多數(shù)基因ORF均多于50個密碼子，因此最可能的選擇應(yīng)該是ORF不少于100個密碼子。8ppt課件.細(xì)菌基因組的ORF閱讀相對比較簡單，錯誤的概率較少，但單純的ORF掃描對高等真核生物DNA效果不佳。內(nèi)含子使ORF掃描復(fù)雜化9ppt課件.內(nèi)含子的出現(xiàn)給計算機判讀基因帶來不少問題，對ORF掃描的基本程序的編寫要考慮以下幾個問題：

1）密碼子偏倚；

2）外顯子—內(nèi)含子邊界；

3）上游調(diào)控序列。10ppt課件.1）密碼子偏愛性編碼同一氨基酸的不同密碼子稱為同義密碼，其差別僅在密碼子的第3位堿基不同。不同種屬間使用同義密碼的頻率有很大差異，如人類基因中，丙氨酸（Ale）密碼子多為GCA，GCC或GCT，而GCG很少使用。特定種屬有特征性的密碼子偏愛，這些序列在編碼區(qū)常常出現(xiàn)，非編碼區(qū)只保持平均的堿基分布水平。11ppt課件.上游外顯子-內(nèi)含子邊界的共有序列在真正基因中發(fā)現(xiàn)的真實序列之間的關(guān)系。2）外顯子－內(nèi)含子邊界外顯子和內(nèi)含子的邊界有一些明顯的特征如：內(nèi)含子的5‘端或稱供體位（donorsite）常見的順序為5’-AG↓GTTAAGT-3’；

3’端又稱受體位（acceptorsite),多為5‘PyPyPyPyPyPyCAG-3’(“Py”嘧啶核苷酸，T或C)；12ppt課件.13ppt課件.3）上游控制順序幾乎所有基因（或操縱子）上游都有調(diào)控序列，它們可與DNA結(jié)合蛋白作用，控制基因表達。另外個別生物的基因組特有組成也可作為判別依據(jù)，如脊椎動物基因組許多基因的上游都有CpG島。大多數(shù)CpG島都位于管家基因和大部分組織專一性表達基因的5’側(cè)翼區(qū)以及基因的第一個外顯子區(qū)。

14ppt課件.

5.1.2同源基因查詢

通過已存入數(shù)據(jù)庫中的基因序列與待查的基因組序列進行比較，從中查找可與之匹配的堿基序列及其比例，用于界定基因的方法稱為同源查詢。15ppt課件.同源有如下幾種情況：A.DNA序列某些片段完全相同；B.開放讀碼框排列類似，如有等長外顯子；C.開放讀碼框翻譯成的氨基酸序列的相同；D.模擬多肽高級結(jié)構(gòu)相似。16ppt課件.

同源查詢當(dāng)在氨基酸水平進行比較時，兩個序列之間缺少同源性就更明顯。17ppt課件.

同源性,一致性和相似性1）同源性(homology)基因系指起源于同一祖先但序列已經(jīng)發(fā)生變異的基因成員。分布在不同物種間的同源基因又稱直向同源基因。同一物種的同源基因則稱共生同源基因（水平基因）,水平基因由重復(fù)后趨異產(chǎn)生?；蛲葱灾挥小笆恰焙汀胺恰钡膮^(qū)別,無所謂百分比.18ppt課件.2)

一致性(identity)：指同源DNA順序的同一堿基位置的相同的堿基成員,或者蛋白質(zhì)的同一氨基酸位置的相同的氨基酸成員,可用百分比表示.3)

相似性(similarity)：指同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列中一致性氨基酸和可取代氨基酸所占的比例。可取代氨基酸系指具有相同性質(zhì)如極性氨基酸或非極性氨基酸的成員,它們之間的代換不影響蛋白質(zhì)(或酶)的生物學(xué)功能。19ppt課件.相似性與一致性249MFN-MAIPFGAGAYAQALNQQQAALMASVAQGG232ILTSLTLPFSAGAYAQALNQQQTTV

IS--TS

GS注:紅色為一致性氨基酸,藍色為可取代氨基酸,白色為趨異氨基酸.一致性氨基酸百分比為紅色氨基酸所占的比例,相似性氨基酸百分比為紅色和藍色氨基酸相加所占的比例.20ppt課件.基因注釋軟件1)目前基因注釋程序的編寫主要依據(jù)兩種信息內(nèi)涵:

1.signalterms(信號指令),如起始密碼,終止密碼,終止信號,剪接受體位與供體位序列,多聚嘧啶順序,分支點等保守的順序組成;2.contentterms(內(nèi)容指令),如密碼子使用偏好.

對結(jié)構(gòu)緊湊的小基因組上述注釋軟件效果不錯,但對大基因組特別是超長基因的注釋有很大困難.在一個長度數(shù)十或數(shù)百kb的內(nèi)含子中,存在許多可能誤判的信號指令.2)常用的注釋軟如GenScan主要偏重于內(nèi)容指令,而FgeneSH則著重于信號指令.由于每種生物都有種屬專一性的密碼子偏好,也存在某些非保守的信號指令,因此在超長基因注釋中常出現(xiàn)正向錯誤(false-positive,多注釋)或負(fù)向錯誤(false-negetive,少注釋).

引自:Naturereviewsgenetics,4:741-749,2003.21ppt課件.不同注釋軟件之間的效率Performanceofthreepopulargenepredictionprogramson42semiartificialgenomicsequencescontaining178knownhumangenesequences(900exons).Sensitivityispercentageofexonsthatarepredictedcorrectly.Selectivityispercentageofpredictedexonsthatarecorrect.ReproducedwithchangesfromYadaetal.,2002ColdSpringHarborGenomeSequencingandBiologyMeeting,May7-11,2002.FGENESHisbyfarthemostaccurateofthreeprograms.效率與準(zhǔn)確率比較programsensitivityspecificitymissedexon(%)wrongexon(%)FGENESH77.165.79.623.2GenScan66.544.912.040.9HMMGene69.536.615.555.5引自:/berry.phtml

22ppt課件.人類基因注釋標(biāo)準(zhǔn)Knowngene:

與人類已知cDNA和蛋白質(zhì)順序同源的基因.Novelgene:

與脊椎動物cDNA或其它物種蛋白質(zhì)同源的基因.Noveltranscripts:

與novel基因相似,但確少明確的ORF.Putativegene:

有同源EST支持,但缺少cDNA或ORF.Predictedgene:

數(shù)據(jù)庫中至少有一個外顯子支持,但缺少cDNA或明確的ORF.Pseudogene(假基因):與已知蛋白質(zhì)有50%的同源性,但

cDNA殘缺,在其它位點存在正常的同源基因的順序.

引自:Nature414:865-871,2001(人類22號染色體注釋)23ppt課件.人類基因總數(shù)可能是永遠(yuǎn)解不開的迷?1.人類基因總數(shù)的預(yù)測有三種方法:cDNA和ESTs順序,

機算機注釋,比較基因組學(xué)(保守的ORF).2.已報道的人類基因總數(shù)的版本:1)Celara:27894HGR:29304(Esemble)(2000)

Celara與HGR的注釋基因有7000個不同,相同的為20000

左右,加上不同的注釋約34000個.2)Esemble注釋:24847(2003年)EnsemblisajointprojectbetweenEMBL-EBIandtheSangerInstitutetodevelopasoftwaresystemwhichproducesandmaintainsautomaticannotationoneukaryoticgenomes.3)EBI:27462(2003,nature423:576)4)Genscan:

65452

許多人傾向于不可能知道人類基因組精確的基因數(shù).24ppt課件.幾種模式生物注釋的基因總數(shù)大腸桿菌(E.coli):4800酵母(yeast):6200線蟲(nematode):19000果蠅(fly):13600擬南芥(Arabidopsis):25000水稻(rice):60000玉米(maize):59000老鼠(mouse):3000025ppt課件.功能域注釋1)任何基因編碼的蛋白質(zhì)都由一些在高級結(jié)構(gòu)水平具有特征性的功能域組成,如引導(dǎo)肽,

受體區(qū),激酶區(qū),DNA或RNA結(jié)合域等。2)功能域具有很強的保守性,關(guān)鍵的氨基酸組成及其排列位置是相當(dāng)衡定的,是鑒定功能域的主要標(biāo)識。3)功能域是目前確定基因功能的主要依據(jù)之一.4)已由許多專門的功能域注釋軟件,可用于基因組序列的注釋。26ppt課件.什么是功能域(domain)?定義:1)Regionofaproteinwithadistincttertiarystructure(e.g,globularorrodlike)andcharacterristicactivity;homolgousdomainsmayoccurindifferentprotein.(引自“MolecularCellBiology”)2)Acontinuouspartoftheaminoacidsequenceofaproteinthatcanbeequatedwithaparticularfuction.(引自“GeneVII”)3)Portionofaproteinthathasatertiarystructureofitsown.Inlargerproteinseachdomainisconnectedtootherdomainbyshortflexibleregionsofpolypeptide.(引自“MolecularBiologyofTheCell”)27ppt課件.同源功能域注釋28ppt課件.5.1.3實驗確認(rèn)基因1.Northern雜交確定DNA片段是表達序列：Northern雜交29ppt課件.注意事項：a.

當(dāng)某一基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進行可變剪接時，由于連接的外顯子不同，會產(chǎn)生好幾條長度不一的雜交帶，如果該基因是某一基因家族的成員也會出現(xiàn)多個信息；b.

考慮組織專一性和發(fā)育階段的問題；c.

基因表達產(chǎn)物豐度的問題如果豐度較低，用擬Northern雜交和動物雜交（Zoo-blotting）分析。

30ppt課件.擬Northern雜交——

根據(jù)已知的DNA序列設(shè)計引物，從mRNA群體中擴增基因產(chǎn)物，再以DNA為探針與之雜交。

動物園雜交——

根據(jù)親緣關(guān)系相似的物種，其基因的編碼區(qū)相似性較高，而非編碼區(qū)的同源性很低的原理。如果某一物種的DNA序列與來自另一親緣物種的DNA片段雜交產(chǎn)生陽性信號，該區(qū)段可能含有1個或多個基因，這種方法又稱為動物園雜交。31ppt課件.動物園雜交（Zooblotting)32ppt課件.2.由EST或cDNA指認(rèn)基因目前在數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)測序的物種的EST和cDNA序列的數(shù)量正在呈指數(shù)增長。EST和cDNA是基因轉(zhuǎn)錄加工后的產(chǎn)物，可以確切無疑的代表相應(yīng)基因成員的存在。

尋找目的序列的EST證據(jù)33ppt課件.cDNA：CDS：ORF：EST：34ppt課件.3.獲取基因全長cDNA序列A.構(gòu)建cDNA文庫，用目的基因DNA片段篩選文庫。B.根據(jù)已知片段設(shè)計引物，RACE技術(shù)得到基因的全長cDNA序列。

35ppt課件.4.確定DNA順序中基因的位置A.通過對全長cDNA序列的測序、對比，以及與基因組DNA的比較，確定基因所在的區(qū)域；B.通過物種已建立遺傳圖和物理圖來確定基因的位置；36ppt課件.5.1.4基因的命名與分類自學(xué)37ppt課件.5.2基因功能預(yù)測確認(rèn)DNA序列中的基因序列后，下一個問題就是探索它的功能，這是基因組研究的重點所在，也是一個難點。信息分析+實驗生物學(xué)38ppt課件.影響途徑？影響器官？基因類型？底物？細(xì)胞內(nèi)分布？空間結(jié)構(gòu)？基因功能的含義39ppt課件.基因水平轉(zhuǎn)錄水平蛋白水平40ppt課件.基因功能研究方法：生物信息學(xué)方法41ppt課件.42ppt課件.43ppt課件.5.2.1計算機預(yù)測基因功能原理：主要依據(jù)同源性比較，同源性反應(yīng)出進化關(guān)系。方法：既存數(shù)據(jù)庫的比較分析。

分析的基礎(chǔ)是:如果一個新測序的基因與另一個原來已測序的基因相似，那么就揭示他們可能有進化上的關(guān)系，并且新基因的功能很可能與已知基因的功能相同，或至少是相似。44ppt課件.5.2.2蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域在功能預(yù)測中的意義同一物種或不同物種中具有相同結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)可將其劃歸在同一蛋白質(zhì)家族。45ppt課件.

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能分析46ppt課件.果蠅甲蟲蜜蜂47ppt課件.基因功能研究方法：實驗方法48ppt課件.49ppt課件.5.3基因功能的檢測5.1.3基因失活是基因功能分析的主要手段使特定基因失活的最簡單方法是用一段無關(guān)DNA片段將其破壞。兩個DNA分子具有相似序列，重組能引起分子片段進行互換。50ppt課件.

剔

除

老

鼠

(1)

51ppt課件.

剔

除

老

鼠(2)

52ppt課件.美英三科學(xué)家因干細(xì)胞研究的貢獻獲諾貝爾醫(yī)學(xué)獎馬利歐·卡佩奇埃文斯奧利弗·史密斯53ppt課件.5.2.3

基因

過表

達用

于功

能檢

測54ppt課件.水稻FCARRMdomain轉(zhuǎn)化55ppt課件.5.4高通量基因功能的研究方法

同源重組并不是唯一的打斷基因的方法。另一種方法是用轉(zhuǎn)座子標(biāo)記技術(shù)，通過向基因中插入轉(zhuǎn)座元件或轉(zhuǎn)座子使其失活。人工誘導(dǎo)轉(zhuǎn)座56ppt課件.5.4.1突變庫構(gòu)建1)利用天然的DNA轉(zhuǎn)座子構(gòu)建表達載體，轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞,當(dāng)轉(zhuǎn)座子活化時可被動轉(zhuǎn)座并隨機插入受體細(xì)胞基因組引起基因突變.2)觀測突變再生植株的表型變化,分離與克隆插入突變基因的結(jié)構(gòu)與功能.57ppt課件.植物DNA轉(zhuǎn)座子58ppt課件.突變庫表達載體59ppt課件.

突變庫表達載體元件的功能1)

Ac-載體:轉(zhuǎn)座酶表達載體,由于缺少兩側(cè)反向重復(fù)邊界順序,不能主動轉(zhuǎn)座.2)DsE-載體:捕獲增強子表達載體.

。兩側(cè)含轉(zhuǎn)座子Ac-Ds的邊界順序,在轉(zhuǎn)座酶作用下可被動轉(zhuǎn)座,插入到啟動子下游.60ppt課件.轉(zhuǎn)座子標(biāo)記技術(shù)很難瞄準(zhǔn)單個基因，因為轉(zhuǎn)座是一種隨機事件，它更實用于整體研究基因組的功能，通過檢查感興趣表型變化的后代來鑒定出具有相似功能的各類基因。61ppt課件.5.4.2

RNAi與基因功能檢測RNAi是一種完全不同的基因失活方法，它并不打斷基因本身，而是破壞其mRNA。62ppt課件.如何發(fā)現(xiàn)RNAiRNA干擾現(xiàn)象最初發(fā)現(xiàn)于1995年，Cornell大學(xué)的研究人員Guo和Kemphues研究阻斷秀麗新小桿線蟲中的par-1基因時，利用反義RNA(AntisenseRNA)技術(shù)特異性地阻斷par-1基因的表達，同時在對照實驗注射正義RNA（SenseRNA）以期觀察到基因表達的增強。但結(jié)果是二者都同樣地切斷了par-1

基因的表達途徑,這與傳統(tǒng)上對反義RNA技術(shù)的解釋相矛盾，但他們沒能給出合理解釋。直到1998年2月，AndrewFire和CraigMello首次揭開謎底，并把這種現(xiàn)象首次命名。他們證實，Guo等遇到的正義RNA抑制基因表達的現(xiàn)象，以及過去有關(guān)反義RNA對基因表達的阻斷都是由于體外轉(zhuǎn)錄所得RNA中污染了微量雙鏈RNA(DoubleRNA,dsRNA)而引起。他們將體外轉(zhuǎn)錄得到的單鏈RNA純化后注射線蟲，發(fā)現(xiàn)基因抑制效應(yīng)十分微弱，而經(jīng)過純化的雙鏈RNA卻正好相反，能夠高效特異性阻斷相應(yīng)基因的表達。63ppt課件.線蟲RNAi實驗

64ppt課件.目前已發(fā)現(xiàn)兩種RNAi抑制靶基因表達的現(xiàn)象:1)siRNA:小分子干擾RNA,主要產(chǎn)生于雙鏈RNA分子,在細(xì)胞內(nèi)它們被切成短鏈RNA,然后與靶mRNA序列結(jié)合,導(dǎo)致mRNA的進一步降解。2)miRNA:微小干擾RNA,主要來自mRNA鏈內(nèi)配對產(chǎn)生的雙鏈RNA，在細(xì)胞內(nèi)它們被切成短鏈RNA，然后與靶mRNA序列結(jié)合,使mRNA的翻譯受阻或使mRNA降解。有兩種RNAi現(xiàn)象：65ppt課件.microRNA干擾通路RNA干擾通路66ppt課件.雙鏈RNA是RNAi形成的必要前提67ppt課件.注射時期注射部位表型觀察注意事項68ppt課件.噬菌體外顯5.4.3蛋白質(zhì)互作69ppt課件.酵母雙雜交70ppt課件.GAL4/UAS轉(zhuǎn)基因系統(tǒng)酵母轉(zhuǎn)錄激活子GAL4；GAL4反應(yīng)元件UAS-靶基因71ppt課件.72ppt課件.轉(zhuǎn)基因技術(shù)將使人類能夠更好的利用大自然幾十億年進化的成就73ppt課件.轉(zhuǎn)基因方法讓蠶吃得少吐得多科學(xué)家曾通過傳統(tǒng)雜交手段獲得高產(chǎn)、抗病的新家蠶品種，使養(yǎng)蠶業(yè)獲益匪淺。但好景不長，這種方法很快遭遇蠶絲產(chǎn)量停滯的瓶頸。科學(xué)家又突發(fā)奇想，能否將轉(zhuǎn)基因的方法運用于提高蠶絲產(chǎn)量上，讓蠶“吃得少、吐得多”呢？3月15日，中科院上海生命科學(xué)研究院的李勝研究員和西南大學(xué)的夏慶友教授及其研究團隊發(fā)表在由中國科學(xué)家主辦的國際生物學(xué)學(xué)術(shù)期刊《CellResearch》上的論文研究結(jié)果顯示，這個“貪婪”的想法可以付諸實現(xiàn)。該研究團隊在一種叫做GAL4/UAS的轉(zhuǎn)基因家蠶品系中進行實驗，通過Ras1CA基因在家蠶后絲腺中特異地超表達，使蠶絲蛋白生產(chǎn)和絲的產(chǎn)量提高60%，而食物消耗量卻只增加20%，桑葉蠶絲轉(zhuǎn)化效率提高了30%，蠶絲質(zhì)量沒有受到明顯影響，在蠶業(yè)生產(chǎn)上呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。Ras1CAoverexpressionintheposteriorsilkglandimprovessilkyield

74ppt課件.基因組是一個生物信息庫，但是僅僅靠其自身還不能將這些信息傳遞給細(xì)胞?；蚪M表達的最初產(chǎn)物是轉(zhuǎn)錄組：即那些含有細(xì)胞在特定時間所需生物信息、編碼蛋白質(zhì)的基因衍生而來的RNA分子的集合?；蚪M表達的第二個產(chǎn)物是蛋白質(zhì)組：即細(xì)胞中那些決定細(xì)胞能夠進行生化反應(yīng)的所有蛋白質(zhì)組分。5.5轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組75ppt課件.5.5.2轉(zhuǎn)錄物組基因芯片技術(shù)：是指通過微陣列(Microarray)技術(shù)將高密度DNA片段陣列通過高速機器人或原位合成方式以一定的順序或排列方式使其附著在如玻璃片等固相表面，以熒光標(biāo)記的DNA探針，借助堿基互補雜交原理，進行大量的基因表達及監(jiān)測等方面研究的最新革命性技術(shù)。它是繼大規(guī)模集成電路之后的又一次具有深遠(yuǎn)意義的科學(xué)技術(shù)革命。76ppt課件.TypesofDNAChips77ppt課件.基因芯片研制的總體藍圖

研制方向的確定基因組序列分析與待檢基因探針序列的確定檢測樣品的制備探針陣列的準(zhǔn)備檢測設(shè)備的研制雜交檢測與數(shù)據(jù)分析78ppt課件.表達芯片的制備檢測流程79ppt課件.表達芯片實例PCR法從外周血淋巴細(xì)胞cDNA文庫擴增產(chǎn)物擴增產(chǎn)物點樣于包被的玻片上DNA芯片熱擊T細(xì)胞cDNA未處理的細(xì)胞cDNA

雜交

雜交激光共聚焦掃描發(fā)現(xiàn)17個差異表達基因,11個被熱誘導(dǎo),6個被熱抑制,發(fā)現(xiàn)其中3個為未發(fā)現(xiàn)的新基因80ppt課件.蛋白質(zhì)組定義：廣義上是指某種細(xì)胞或組織中基因組表達的所有蛋白質(zhì);

狹義上,可以指不同時期細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的變化.蛋白質(zhì)組學(xué)定義：研究蛋白質(zhì)組結(jié)構(gòu)和功能的領(lǐng)域稱為蛋白質(zhì)組學(xué).蛋白質(zhì)組學(xué)的研究內(nèi)容:

分析全部蛋白質(zhì)組所有成分以及它們的數(shù)量;

確定各種組分所在的空間位置、修飾方法、互作機制、生物活性和特定功能等

5.5.3蛋白質(zhì)組81ppt課件.蛋白質(zhì)組分析復(fù)雜性蛋白質(zhì)有許多加工方式,如磷酸化、糖基化、乙酰化、泛素化等；mRNA的可變剪接、程序性移碼和可控突變，1個基因可編碼許多不同的蛋白質(zhì)，常常表現(xiàn)為組織特異性；蛋白質(zhì)之間存在大量的相互作用，如形成同源或異源二聚體、三聚體或多聚體，不同的結(jié)合狀態(tài)有不同的活性；1種蛋白質(zhì)可參與多種反應(yīng)，或多種蛋白質(zhì)參與1種反應(yīng)。82ppt課件.蛋白質(zhì)組研究技術(shù)

蛋白質(zhì)組主要研究技術(shù)：雙向電泳生物質(zhì)譜技術(shù)蛋白質(zhì)芯片83ppt課件.雙向凝膠電泳

樣品制備（包括蛋白質(zhì)的溶解、變性及還原，從而去除非蛋白質(zhì)雜質(zhì)等）→第一向等電聚焦（根據(jù)蛋白質(zhì)電荷差異進行分離）→第二向SDS（以蛋白質(zhì)分子量差異為基礎(chǔ)）→蛋白質(zhì)的檢測（用考馬斯亮藍、銀染、銅染等方法）→圖譜數(shù)字化分析（圖象掃描、確定每個蛋白質(zhì)點的等電點和分子量，尋找差異蛋白）84ppt課件.質(zhì)譜技術(shù)的基本原理：樣品分子離子化后，根據(jù)不同離子間質(zhì)核比（m/z）的差異來分離并確定分子量。質(zhì)譜技術(shù)在蛋白組研究中的應(yīng)用：肽質(zhì)譜和肽序列分析：蛋白質(zhì)經(jīng)雙向電泳后，分離到的蛋白質(zhì)被切割下來，進行膠內(nèi)酶解，或轉(zhuǎn)移到PVDF膜上，進行膜上膜解，然后上樣進行測序。85ppt課件.蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫的建立和生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫的建立是蛋白質(zhì)組研究的最重要的一個方面。蛋白質(zhì)的數(shù)據(jù)庫包括：蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫雙向電泳圖譜數(shù)據(jù)庫有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫

86ppt課件.與疾病相關(guān)蛋白質(zhì)研究的基本策略87ppt課件.蛋白質(zhì)組研究的目的建立蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)為人們了解生物體的各個生長、發(fā)育期的各個蛋白質(zhì)有機組成、協(xié)作，更完整的解釋各種生命現(xiàn)象奠定基礎(chǔ)促進人類疾病的治療88ppt課件.89ppt課件.作業(yè)2蛋白質(zhì)功能的研究方法。90ppt課件.

應(yīng)用模式生物研究基因功能各種模式動物各有優(yōu)點，其研究成果不僅可以揭示特定物種的特點，還有助于動物發(fā)育的一些普遍規(guī)律和機制。91ppt課件.釀酒酵母(Sacharomycescerevisiae)是一種單細(xì)胞生物，能夠在基本培養(yǎng)基上生長，使得實驗者能夠通過改變環(huán)境控制其生長。因為釀酒酵母與同為真核生物的動物和植物細(xì)胞具有很多相同的結(jié)構(gòu)，又容易培養(yǎng)，酵母被用作研究真核生物的模式生物，也是目前被人們了解最多的生物之一。酵母是最簡單的真核生物，個體小，生長快，生長周期僅為70min左右，易培養(yǎng)，易操作，對人體無毒害作用。有關(guān)酵母的基因組和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)可登錄SGD、YPD。92ppt課件.93ppt課件.秀麗線蟲(Caenorhabditiselegans)是醫(yī)學(xué)研究中的一種重要模式生物。2002年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎得主布瑞納、蘇斯頓及霍維茲的重要貢獻有二，一是建立了線蟲的模式生物系統(tǒng)，他們運用對線蟲優(yōu)越及完善的遺傳分析技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了許多影響線蟲發(fā)育的基因，另一貢獻是將牽涉到細(xì)胞死亡的重要基因，在人類基因體中找到同源基因，而讓細(xì)胞死亡機制能在人類基因中進行進一步研究。這些重要成就不僅讓大家了解線蟲，又因線蟲及人類基因體之間的保守性，將這些研究應(yīng)用在人類的疾病及醫(yī)學(xué)上有卓越貢獻。秀麗線蟲是了解的最清楚的模式生物之一，線蟲蟲體長1.5mm，容易培養(yǎng)和保存，一次雜交僅需3d時間，突變體性狀特征明顯。成蟲個體有959個體細(xì)胞組成302個神經(jīng)元構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。1990年進行基因組計劃的研究，于1998年12月完成了基因組測序，基因組大小100Mb，分布于6條染色體，預(yù)測有19099基因。秀麗線蟲的數(shù)據(jù)庫有NEX-TIDB，秀麗線蟲收入SWISS-PROT的蛋白質(zhì)已超過1000個。細(xì)胞程序性死亡的遺傳調(diào)控機制，RNAi及其遺傳機制的發(fā)現(xiàn)是秀麗線蟲對當(dāng)代生命科學(xué)發(fā)展的又一重要貢獻。94ppt課件.擬南芥(Arabidopsisthaliana)是典型的十字花科植物，雖然沒有任何經(jīng)濟價值，但因為具有一些獨特的生物學(xué)特性而成為當(dāng)今分子生物學(xué)家、遺傳學(xué)家和發(fā)育生物學(xué)家的寵兒。其個體小，成熟個體只有約15cm高，大量的植株可以種在一塊很小的地方，而且也可在培養(yǎng)皿中生長。生長周期短，播種后2d～3d就開始萌發(fā)，20d左右植株就開始開花結(jié)果，40d左右種子成熟并且每株能產(chǎn)生上萬粒種子。1996年擬南芥基因組國際合作項目啟動，至2000年12月，第一個植物基因組——擬南芥基因組被全部測序，遺傳圖譜、物理圖譜建立，序列大小為125Mb。95ppt課件.96ppt課件.果蠅(Dro