| 词条 | 复杂基因 |
| 释义 | § 复杂基因 它是以具有遗传多态性(genetic polymorphism)，为“路标”, 以遗传学距离厘摩（cM，centrimorgan）为图距的基因组作图。遗传多态性即在1个遗传位点上具有两个以上的等位基因，在群体中出现频率高于1%的称遗传多态性。厘摩是在减数分裂事件中，两个位点之间进行交换、重组的百分率。1%的重组率称1cM。1cM=1000kb. 遗传标记: （1） 第一代的DNA遗传多态性的标记是RFLP（restriction fragment length polymorphism）, 限制性片段长度多态性。DNA序列的改变，甚至于1个限制性内切酶切点的丢失或突变，导致酶切片段长度的变化。可以用常规的琼脂糖凝胶电泳检测出来。1880年，D.Botstein 首先提出的。1987年，H.Donis-Keller等人建立了人类第一张以RFLP为遗传标记的“全遗传图”。 多态性限制位点 DNA * DNA Allele 1 Allele2 酶切 4个片段 3个片段 RFLP图解，左侧DNA具有一个多态性限制位点（用*表示） （2） 第二代的DNA遗传标记是SSLP（ simple sequence length polymorphism） 既利用STR（short tandem repeats, 简短串联重复），人们把6-12个核苷酸的串联重复作为遗传标记。其最突出的两个优点是：a. 作为遗传标记“多态性”与“高频率”。b. 可采用位点两侧的特异性单拷贝序列作为定点标记，以PCR技术操作。 等位基因1 TCTGAGAGAGG 等位基因2 TCTGAGAGG 等位基因1中的GA序列重复3次，等位基因2中GA序列重复2次。图解SSLP。 （3） 第三代的DNA遗传标记是SNP（single nucleotide polymorphism, 单核苷酸多态性）。SNP于RLFP和STR不同，它是直接以序列的变异作为标记，而不是以片段长度差异作标记。1996年，美国MIT的E. Lander首先提出。人类基因组中每1000 bp就有一个SNP，它占已知多态性的80%，大约有300万以上的SNP，共分三类，一类在编码区的SNP称cSNP（coding SNP）;第二类在基因周边叫pSNP (perigenic SNP); 另一类叫插入iSNP (intergenic SNP). 等位基因1 * AGTCAGAATC 等位基因2 AGTCACAATC § 检测方法： 1.寡核苷酸杂交分析（Oligonucleotide hybridization analysis）, 2.DNA chip, 3.动态等位基因特异杂交（Dynamic allele-specific hybridization, DASH）。 原理：由于错配的杂交产物不如完全杂交的产物稳定，故在较低的温度下解链，因此可以通过提高温度来区分等位基因。利用荧光信号的强度来判定。 SNP的意义：1). cSNP可能与人类遗传疾病有关。 2).通过比较不同个体基因组的变异，有助于阐明非编码区的功能。 3). 作为遗传标记，用于定位和识别具有重要功能的基因。 (二)物理图：作为人类基因组计划内容之一的物理图，是指以一段已知DNA片段核苷酸序列标记位置为“路标”（STS, sequence tagged site），以Mb、 或kb作为图距的基因组图。 一个DNA序列要成为STS必须满足两个前提. 首先它的序列是已知的,以便用PCR方法检测.第二个要求是STS必须在待查的染色体上有唯一的定位. 物理作图主要有三种方法: 2.1. STS作图: STS 最常见的来源是1) 表达序列标签(EST) ,2) SSLP, 3) 随机基因组序列:通过对克隆基因组DNA随机小片段进行测序而获得. 2.1.3.1.用于STS 作图的DNA片段群(又称作图试剂,mapping reagent)可通过两种途径获得. A.放射杂交体: 人细胞经X线照射 染色体断裂成碎片段 与 仓鼠细胞融合 杂交细胞体(含5-10Mb人DNA片段). B. 克隆文库: DNA片段 克隆载体 克隆文库( 含DNA片段1-2Mb) 克隆重叠群(clone conting) C.染色体特异性文库:利用流式细胞仪(flow cytometry). 原理: 由于染色体长度及AT和GC 组成不同,荧光染料强度不同可将染色体区分开.(见图) 2.2. 限制酶作图: 用不同种类的限制酶切DNA片段, 从所切开的片段长度可排列出它们的相互关系. 4.9 Kb EcoR1 BamH1 EcoR1+BamH1 1.5 0.7 1.0 0.2 0.5 1.0 + 3.4 2.0 1.2 1.2 2.0 B E B B B E B B 1.2 2.0 or 2.0 1.2 物理图是以DNA克隆片段和相互重叠连接起的相连片段群。 2.3.FISH-荧光原位杂交 在FISH中,标记物是一段DNA序列,通过用荧光探针杂交获得在染色体上的定位(见图) (三).转录图：即cDNA图，它是以EST（expressed sequence tag）表达顺序标签为路标。转录图的优点是在基因组中仅有1%-5%的序列编码蛋白质。只要先得到一段 cDNA,即EST就可筛选出全长转录本。至1996年底，至少已有60多万个，总长度至少在200Mb以上，经比较、组合、删除相同序列， 现已有3万多个各不相同的独立单位，可能代表了30%-50%基因的大部分信息。 (四).序列图：也就是分子水平的最高层次的、最详尽的物理图。测定总长度约为1米，由30亿个核苷酸组成的序列图，是人类基因组计划中最为明确、最为艰巨的定量、定性的任务。 § 三、研究方法： 1． 收集样本 2． 提取DNA、RNA 3． 限制性内切酶酶切 4． 克隆 YAC库( yeast antificial chromosome)， 片段巨大 (0.5-2Mb). BAC (bacterial antificial chromosome)(0.1-0.4Mb) P1噬菌体库(0.1-0.4Mb). and Cosmid克隆库） 5． 测序 6． 杂交（Fish 杂交、染色体定位） 四、成果： 2001年2月15日在”Nature”上发表了人类基因组成果 1． 人类基因组共有2.91Gbp，大约有3-4万个蛋白质编码区，只有2%的基因编码蛋白质，98% 起其他的功能 2． 人类基因组基因分布不均匀，部分基因密集，如19号染色体；部分区域基因贫瘠，如13号染色体。 3． 人类基因组中35.3% 包含重复顺序，其功能尚待研究。 4． 人类基因99.8% 是相同的。0.2%有差异，种族之间无明显差异。 5． 男、女差别。男性基因突变率是女性2倍，大部分遗传疾病基因在Y染色体上。 6． 插入基因约有200多个是来至于细菌的基因，可能是在人类的免疫系统建立之前，寄生于人类身体中的细菌与人类基因交换的结果。 7． 蛋白质组的复杂性，人类的进化不仅靠产生的蛋白质，更重要靠重排已有的蛋白质，实现蛋白质的种类和功能的多样性。 § 五、中国在人类基因组研究中的作用： 我国人类基因组的研究在1994年开始启动，以“中国人类遗传多样性”的研究作为重点，我国占世界人口的22%，有56个民族和许多遗传隔离群，这对中国和世界都是一个重要的贡献。 我国是农业大国，以粮为纲，中国以水稻基因组为研究的重点。 1999年9月我国参与了世界人类基因组大会，接受了完成第3号染色体短臂的序列分析。2001年8月26日通过了人类基因组验收，完成了3000万bp的测序工作，准确率99.99%，共测了12次。 六、HGP研究的意义： 1． 在人类历史上，100多年前Henry Gray绘制了完整的人体解剖图，奠定了现代医学的基础，HGP从分子水平上给人类画了第二张解剖图，揭开了人类生、老、病、死的遗传信息，奠定了现代生物学、现代医学飞速发展的基础。美国NIH研究主任Francis Collins说：“这是人类生命之书第一次展现在我们面前”。此工作可以与阿波罗登月、曼哈顿原子弹计划相比美，美国人类基因组计划领导人之一，Eric Lander评论说：“我们处于这样一个历史时刻，我们爬到了喜马拉雅山的山顶，我们第一次看到了人类基因组的全貌。” 2． 在医学领域，推动了医学的发展，对疾病的发生、发展、诊断、预防提出了全新的概念。 3． 推动了生物界的革命，随着人类基因组的破译，许多生物的基因组相继被揭开，如果蝇、水稻、小鼠、大鼠等。 4． 将生物技术推向新的高峰，如生物信息学等多学科有了新的发展。 5． 产业化革命，生物制药、物种改良。美国2025年基因工程产品产值将达到20%，许多大的公司如杜邦公司、摩托罗拉公司都将投入大批资金。 21世纪是生命科学的世纪，由基因时代创造的基因经济将成为人类社会的主导经济，生物技术与信息技术的结合将是继信息经济（20世纪50年代起）之后的生物信息经济。基因时代这个革命将与工业革命（18世纪60年代，英国率先），信息革命（20世纪50年代，美国率先）一样载入史册。 七、HGP的负面影响： 1． 基因歧视 2． 基因战争，生物武器 3． 基因重组造成生态不平衡 4． 基因对伦理道德的挑战 |
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