1、DNA序列分析之 医学、生物学应用,医学信息学1202班第二小组 范文泽，李志新,The Application Of DNA Sequencing T echnology In Medicine And Biology,序言,从1975年九牛二虎之力测定全长5386碱基对的噬菌体X174基因组到2001年完成总长30亿碱基对人类基因组序列测定20多年间DNA序列分析技术产生了质的飞跃。没有高通量DNA序列分析技术的突破，人类基因组计划就不可能被完成,基因组计划的成果,目前，基因组计划已完成1749种生物的基因组的测序现在还有超过10,000个基因组正在测序中(截止2011年5月28日）已完成
2、基因组测序的大小和完成时间1995年原核生物Haemophilus influenzae1.8 Mbp1996年真核生物Saccharomyces cerevisiae12 Mbp1999年昆虫Drosophila melanogaster130 Mbp2003年人类Homo sapiens3000 Mb,DNA序列分析的基本介绍,DNA的一级结构决定了基因的功能，欲想解释基因的生物学含义，首先必须知道其DNA顺序。因此DNA序列分析(DNA sequencing)是分子遗传学中一项既重要又基本的课题。DNA测序技术作为现代生命 科学研 究的核心技术之 一，自上世纪 70年代 中期 DNA发
3、明以来发展迅速 。,DNA序列分析,在转基因方面的应用,抗虫棉,抗虫棉目前分为转基因单价抗虫棉和转基因双价抗虫棉。 转基因单价抗虫棉是将一种细菌来源的、可专门破坏棉铃虫消化道的Bt杀虫蛋白基因经过改造，转到了棉花中，使棉花细胞中存在这种杀虫蛋白质，专门破坏棉铃虫等鳞翅目害虫的消化系统，导致其死亡，而对人畜无害的一种抗虫棉花。,在转基因方面的应用,抗虫棉,通过DNA序列分析，发现以下三种抗虫基因1 Bt基因1.2蛋白酶抑制剂基因1.3 植物凝集素基因,酵母菌人工染色体克隆载体及其克隆策略示意图,真核基因代表性序列结构示意图,在遗传学研究方面的应用基因组计划,在进化学方面的应用,核苷酸序列的差异实
4、际上反映了生物之间亲缘关系的远近。科学家通过测定各生物基因组序列，根据生物大分子相似程度，建立了分子系统发生树，并进一步确定由传统分类学确立的不同物种之间的进化关系，从而进行定量分析。,利用DNA序列分析技术，我们发现人第21号染色体HSA21位点与小鼠16号染色体MMU16MMU17和MMU10位点有“同线”性,在进化学方面的应用,通过研究，我们了解 草履虫是人的亲戚13亿年； 人是由300400万年前的一种猴子进化来的； 人类第一次“走出非洲”200万年的古猿； 人类的“夏娃”来自于非洲，距今20万年第二次“走出非洲”,对克隆技术的推动,由于生物在进化上的相关联性对一种生物的研究可以为其它
5、生物提供有价值的信息。DBA序列分析技术的广泛使用，使得我们能根据对一种生物相关基因的认识来理解、诠释甚至克隆分离另一种生物的基因。,基因治疗,1986年由美国学者提出的，目前正在实施的人类基因组计划(human genome project)，则是要通过对人类基因组3109bp全序列的序列分析和人类基因的染色体图谱制定达到了解其结构，认识其功能，即从分子遗传学水平来认识人类自身的结构和功能特征的目的。人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息。,对于单基因病，采用“定位克隆”和“定位候选克隆”的全新思路，利用DNA序列分析技术，导致了亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌和乳腺癌等一
6、大批单基因遗传病致病基因的发现，对于心血管疾病、肿瘤、糖尿病、神经精神类疾病（老年性痴呆、精神分裂症）、自身免疫性疾病等多基因疾病是目前疾病基因研究的重点。,HGP对人类疾病基因研究的贡献,在人类疾病基因研究的应用,单基因遗传病多基因遗传病获得性基因遗传病,镰刀型贫血症,Back,目前已知的多基因遗传病有先天性心脏病、小儿精神分裂症、家族性智力低下、脊柱裂、无脑儿、少年型糖尿病、先天性肥大性幽门狭窄、消化性溃疡、冠心病、重度肌无力、先天性巨结肠、气道食道瘘、先天性腭裂、先天性髋脱位、先天性食道闭锁、马蹄内翻足等。到1990年，我们已发现原癌基因100个左右，抑癌基因10个左右，大大加快我们了解
7、癌症，治疗癌症的进程。,Back,多基因遗传病,基因诊断治疗,基因诊断是直接从DNA水平检测人类疾病中的缺陷基因或相关基因。基因诊断可用于对遗传性疾病的诊断、传染性病原体的检测、产前检测以及确定亲缘关系等，如对地中海贫血症、先天愚型、血友病的诊断等。基因治疗是以基因转移为基础，将某种遗传物质导入患者体内，使其在体内表达并发挥作用，从而达到治疗疾病目的的一种方法。,基因诊断，治疗,将正常外源基因导入动物体靶细胞内，用来弥补缺陷基因，以达到治疗遗传病的目的。相反，将显性疾病基因导入动物体或敲除某正常基因，使其发生临床症状，制造动物模型。,脊肌萎缩症的产前基因诊断,血友病,血友病是一种遗传性出血性疾
8、病。发病原因是由于患者的血液中先天缺乏某种因子根据缺乏因子的不同分为三种类型： 血友病A(缺乏F ，又称血友病甲)、 血友病B(缺乏，又称血友病乙) 血友病C(缺乏F)。,血友病,人类基因突变数据库(httpwwwuwcmacukuwcmmghgmdohtm1)统计情况表明：血友病AF 基因位于x染色体长臂远端(Xq28)，全长186kb，含26个外显子(占总长的5)和25个内含子(占总长度的95)，cDNA长9kb，其前体编码2351个氨基酸。由该基因编码的F为单链糖蛋白，含2332个氨基酸，包括两种不同的分子内同源区：A区和C区。,目前，血友病系单基因造成的凝血紊乱，基因水平上的发病机制已较为清楚，如F 基因突变的相关数据库已建立较之以前在血友病相关凝血因子基因、蛋白结构及其功能上的研究。而且，对血友病的治疗科可通过构造动物模型进行，选用体型较大的动物(如狗)。,通过基因治疗课治愈患者,基因治疗血友病,
