環(huán)境基因組學(xué)復(fù)習(xí)進(jìn)程

1、 環(huán)境環(huán)境(hunjng)(hunjng)基因組基因組學(xué)簡介學(xué)簡介16304194邢繼洋第一頁，共17頁。n環(huán)境基因組學(xué)概念簡介環(huán)境基因組學(xué)概念簡介(jin ji) (jin ji) n環(huán)境基因組計(jì)劃簡介環(huán)境基因組計(jì)劃簡介(jin ji) (jin ji) n環(huán)境基因組學(xué)研究內(nèi)容和方法環(huán)境基因組學(xué)研究內(nèi)容和方法n環(huán)境基因組學(xué)發(fā)展前景環(huán)境基因組學(xué)發(fā)展前景第二頁，共17頁。環(huán)境環(huán)境(hunjng)(hunjng)基因組學(xué)概念簡介基因組學(xué)概念簡介 2003年年4月月14日，人類基因組計(jì)劃日，人類基因組計(jì)劃 ( Human Genome Project )順利完成。順利完成。HGP成成功地繪制出了遺傳

2、圖譜、物理圖譜、序列圖功地繪制出了遺傳圖譜、物理圖譜、序列圖譜和轉(zhuǎn)錄圖譜譜和轉(zhuǎn)錄圖譜4張圖譜。這標(biāo)志著人類基因張圖譜。這標(biāo)志著人類基因組計(jì)劃的所有目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)。至此，組計(jì)劃的所有目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)。至此，HGP 的研究發(fā)生了翻天覆地的變化，已從結(jié)構(gòu)基的研究發(fā)生了翻天覆地的變化，已從結(jié)構(gòu)基因組學(xué)研究時(shí)代進(jìn)入了功能基因組（后基因因組學(xué)研究時(shí)代進(jìn)入了功能基因組（后基因組）時(shí)代。組）時(shí)代。HGP正朝著生物正朝著生物 信息科學(xué)、計(jì)信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)生物技術(shù)、數(shù)據(jù)處理、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及社會(huì)算機(jī)生物技術(shù)、數(shù)據(jù)處理、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及社會(huì)倫理學(xué)研究等多方面發(fā)展，對生命科學(xué)、環(huán)倫理學(xué)研究等多方面發(fā)展，對生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生、

3、食品制藥、人文科學(xué)各境科學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品制藥、人文科學(xué)各領(lǐng)域產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)領(lǐng)域產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)(shnyun)的影響。的影響。 第三頁，共17頁。 慢性疾病尤其是環(huán)境相關(guān)疾?。ㄈ纾耗[瘤慢性疾病尤其是環(huán)境相關(guān)疾病（如：腫瘤(zhngli)(zhngli)）的發(fā)生和發(fā)展過程中）的發(fā)生和發(fā)展過程中往往都是環(huán)境危險(xiǎn)治病因素作用于具有遺傳易感基因的個(gè)體所致。環(huán)境暴露危險(xiǎn)往往都是環(huán)境危險(xiǎn)治病因素作用于具有遺傳易感基因的個(gè)體所致。環(huán)境暴露危險(xiǎn)因素作用于機(jī)體的應(yīng)答反應(yīng)基因是由環(huán)境應(yīng)答基因（因素作用于機(jī)體的應(yīng)答反應(yīng)基因是由環(huán)境應(yīng)答基因（environmental response environmental

4、 response gene gene ）體現(xiàn)。環(huán)境應(yīng)答基因的多態(tài)性是造成人群易感性差異的重要原因。）體現(xiàn)。環(huán)境應(yīng)答基因的多態(tài)性是造成人群易感性差異的重要原因。環(huán)境環(huán)境(hunjng)(hunjng)基因組學(xué)概念簡介基因組學(xué)概念簡介環(huán)境基因組：環(huán)境基因組即指基因組中環(huán)境應(yīng)答基因的總和。環(huán)境基因組：環(huán)境基因組即指基因組中環(huán)境應(yīng)答基因的總和。環(huán)境基因組學(xué)：隨著環(huán)境相關(guān)基因研究環(huán)境基因組學(xué)：隨著環(huán)境相關(guān)基因研究(ynji)的逐步開展，目前國際上已開始的逐步開展，目前國際上已開始形成環(huán)境基因組學(xué)，其主要目的是進(jìn)行環(huán)境應(yīng)答基因的多態(tài)性研究形成環(huán)境基因組學(xué)，其主要目的是進(jìn)行環(huán)境應(yīng)答基因的多態(tài)性研究(ynj

5、i)，并，并在病因?qū)W研究在病因?qū)W研究(ynji)中探索基因與環(huán)境的相互作用。中探索基因與環(huán)境的相互作用。第四頁，共17頁。 環(huán)境(hunjng)基因組計(jì)劃（Environmental Genome Project ，EGP ）是1997年10月由美國國立環(huán)境(hunjng)衛(wèi)生科學(xué)研究所（NIEHS）首先提出，并于1998年投 資6000萬美元正式啟動(dòng)，環(huán)境(hunjng)基因組計(jì)劃的主要目標(biāo)是推進(jìn)有重要功能意義的環(huán)境(hunjng)應(yīng)答基因的多態(tài)性研究，確定其引起環(huán)境(hunjng)暴露致病危險(xiǎn)性差異的遺傳因素，并以開展和推動(dòng)環(huán)境(hunjng) - 基因相互作用對疾病發(fā)生影響的人群流行病學(xué)

6、研究為最終目的。環(huán)境環(huán)境(hunjng)(hunjng)基因組計(jì)劃概念簡介基因組計(jì)劃概念簡介第五頁，共17頁。環(huán)境環(huán)境(hunjng)基因組計(jì)劃的研究內(nèi)容基因組計(jì)劃的研究內(nèi)容u環(huán)境應(yīng)答基因多態(tài)性研究環(huán)境應(yīng)答基因多態(tài)性研究u確定確定(qudng)(qudng)其引起環(huán)境暴露致病危險(xiǎn)性差異的遺傳因素其引起環(huán)境暴露致病危險(xiǎn)性差異的遺傳因素u環(huán)境環(huán)境 - - 基因相互作用對疾病發(fā)生影響的人群流行病學(xué)研究基因相互作用對疾病發(fā)生影響的人群流行病學(xué)研究u環(huán)境環(huán)境 - - 基因相互作用對疾病發(fā)生影響的分子機(jī)制的研究基因相互作用對疾病發(fā)生影響的分子機(jī)制的研究第六頁，共17頁。環(huán)境環(huán)境(hunjng)(hunjn

7、g)基因組計(jì)劃基因組計(jì)劃Environmental Genome Environmental Genome Project Project ，EGPEGP 環(huán)境基因組計(jì)劃（環(huán)境基因組計(jì)劃（Environmental Genome Project ，EGP）研究疾病類型（大類）：研究疾病類型（大類）：（）癌癥；（）癌癥； （）呼吸系統(tǒng)疾??；（）呼吸系統(tǒng)疾??；（）退行性神經(jīng)系統(tǒng)疾?。唬ǎ┌l(fā)育紊亂；（）退行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病；（）發(fā)育紊亂；（）先天（）先天(xintin)缺陷；缺陷； （）生殖功能缺陷；（）生殖功能缺陷；（）自身免疫疾病。（）自身免疫疾病。第七頁，共17頁。環(huán)境環(huán)境(hunjng)(hu

8、njng)基因組計(jì)劃基因組計(jì)劃Environmental Genome Project Environmental Genome Project ，EGPEGP 環(huán)境基因組計(jì)劃（環(huán)境基因組計(jì)劃（Environmental Genome Project ，EGP）包含基）包含基因類型（因類型（10大類大類200多個(gè)基因）：多個(gè)基因）： （1）DNA修復(fù)基因；修復(fù)基因； （2）外源化合物代謝）外源化合物代謝(dixi)及解毒基因及解毒基因； （3）代謝）代謝(dixi)基因；基因； （4）信號傳導(dǎo)基因；）信號傳導(dǎo)基因； （5）受體基因；）受體基因； （6）介導(dǎo)免疫和感染反應(yīng)的介質(zhì)基因；）介導(dǎo)免疫和

9、感染反應(yīng)的介質(zhì)基因； （7）參與氧化過程的基因；（）參與氧化過程的基因；（8）介導(dǎo)營養(yǎng)因素的基因；）介導(dǎo)營養(yǎng)因素的基因； （9）細(xì)胞循環(huán)控制基因；）細(xì)胞循環(huán)控制基因； （10）細(xì)胞內(nèi)藥物敏感基因）細(xì)胞內(nèi)藥物敏感基因第八頁，共17頁。環(huán)境環(huán)境(hunjng)(hunjng)基因組計(jì)劃重點(diǎn)基因簡介基因組計(jì)劃重點(diǎn)基因簡介環(huán)境基因組計(jì)劃擬分析的候選基因中大約有環(huán)境基因組計(jì)劃擬分析的候選基因中大約有100 個(gè)左個(gè)左右的代謝及解毒基因，它們調(diào)控細(xì)胞色素右的代謝及解毒基因，它們調(diào)控細(xì)胞色素P450 、N-乙?；敢阴；?(NAT) 、谷胱甘肽、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶、葡萄轉(zhuǎn)移酶、葡萄(p to)醛酸轉(zhuǎn)移酶、

10、磺基轉(zhuǎn)移酶、甲基轉(zhuǎn)移酶、金屬硫蛋白醛酸轉(zhuǎn)移酶、磺基轉(zhuǎn)移酶、甲基轉(zhuǎn)移酶、金屬硫蛋白酶、二乙基對硝基苯磷酸酯酶等酶、二乙基對硝基苯磷酸酯酶等 。 EGP擬分析大約有擬分析大約有50 個(gè)個(gè)DNA修復(fù)修復(fù)(xif)基因及基因及50個(gè)毒物受體個(gè)毒物受體基因?；?。DNA 修復(fù)修復(fù)(xif)基因可糾正基因可糾正DNA 匹配、核酸切除、堿基切匹配、核酸切除、堿基切除及重組過程中發(fā)生的錯(cuò)誤。毒物受體基因包括那些可改變毒物反除及重組過程中發(fā)生的錯(cuò)誤。毒物受體基因包括那些可改變毒物反應(yīng)的基因，如芳烴受體、雌激素受體、孕激素受體等基因。應(yīng)的基因，如芳烴受體、雌激素受體、孕激素受體等基因。代謝及解代謝及解毒基因毒基因

11、 DNA修復(fù)基修復(fù)基因因 毒物毒物受體基因受體基因第九頁，共17頁。1. DNA 序列分析序列分析(fnx)和測定和測定 DNA序列的分析是發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)序列的分析是發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)(rn shi)多態(tài)性的前提。多態(tài)性的前提。環(huán)境基因組計(jì)劃包含的環(huán)境基因組計(jì)劃包含的DNA序列分析項(xiàng)目包括序：列測定或序列分析項(xiàng)目包括序：列測定或序列分析、以確定遺傳變異為目的再測序（序列分析、以確定遺傳變異為目的再測序（Resequencing，再測序是指對一個(gè)已知序列基因所在位點(diǎn)上的所有其他等，再測序是指對一個(gè)已知序列基因所在位點(diǎn)上的所有其他等位基因進(jìn)行序列分析，以獲得該位點(diǎn)上基因多態(tài)性資料）、位基因進(jìn)行序列分析，以獲得

12、該位點(diǎn)上基因多態(tài)性資料）、同源性鑒定、載體構(gòu)建、旁側(cè)序列及內(nèi)顯子外顯子區(qū)域分析同源性鑒定、載體構(gòu)建、旁側(cè)序列及內(nèi)顯子外顯子區(qū)域分析、增強(qiáng)子及其他調(diào)控區(qū)域的分析。、增強(qiáng)子及其他調(diào)控區(qū)域的分析。 環(huán)境環(huán)境(hunjng)(hunjng)基因組計(jì)劃研究內(nèi)容基因組計(jì)劃研究內(nèi)容第十頁，共17頁。2. 多態(tài)性功能分析多態(tài)性功能分析 功能功能(gngnng)分析是目前環(huán)境基因組計(jì)劃的重點(diǎn)內(nèi)容分析是目前環(huán)境基因組計(jì)劃的重點(diǎn)內(nèi)容。到目前為止環(huán)境基因組計(jì)劃共接受并資助以基因多態(tài)性的。到目前為止環(huán)境基因組計(jì)劃共接受并資助以基因多態(tài)性的功能功能(gngnng)分析為主要內(nèi)容的項(xiàng)目超過分析為主要內(nèi)容的項(xiàng)目超過60項(xiàng)。研

13、究內(nèi)項(xiàng)。研究內(nèi)容涉及到結(jié)構(gòu)與功能容涉及到結(jié)構(gòu)與功能(gngnng)研究、酶學(xué)、細(xì)胞內(nèi)定位、研究、酶學(xué)、細(xì)胞內(nèi)定位、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、組織器官特異性基因表達(dá)模型、功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、組織器官特異性基因表達(dá)模型、功能(gngnng)基因組學(xué)、轉(zhuǎn)基因與其他動(dòng)物模型、以及體外與基因組學(xué)、轉(zhuǎn)基因與其他動(dòng)物模型、以及體外與細(xì)胞培養(yǎng)等多方面的研究。細(xì)胞培養(yǎng)等多方面的研究。環(huán)境基因組計(jì)劃環(huán)境基因組計(jì)劃(jhu)(jhu)研究內(nèi)容研究內(nèi)容第十一頁，共17頁。3. 流行病學(xué)研究流行病學(xué)研究(ynji)和人群研究和人群研究(ynji) 將遺傳學(xué)的理論及概念與流行病學(xué)方法相結(jié)合大大(d d)擴(kuò)展了流行病學(xué)的研究領(lǐng)域，近來發(fā)展的

14、分子流行病學(xué)對公共衛(wèi)生的最大貢獻(xiàn)是更好地認(rèn)識(shí)常見慢性病及腫瘤的遺傳病因，認(rèn)識(shí)基因與環(huán)境相互作用的分子機(jī)制。流行病學(xué)與分子毒理學(xué)的結(jié)合更拓展了流行病的應(yīng)用前景，使分子流行病學(xué)將在疾病危險(xiǎn)性評估、發(fā)展衛(wèi)生政策等方面起到中心作用。環(huán)境環(huán)境(hunjng)(hunjng)基因組計(jì)劃研究內(nèi)容基因組計(jì)劃研究內(nèi)容第十二頁，共17頁。4. 環(huán)境基因組計(jì)劃研究環(huán)境基因組計(jì)劃研究(ynji)技術(shù)的研究技術(shù)的研究(ynji) 為了更好更快地分析基因多態(tài)性，有必要為了更好更快地分析基因多態(tài)性，有必要(byo)進(jìn)一步發(fā)展基因進(jìn)一步發(fā)展基因研究分析的方法，目前需優(yōu)先發(fā)展的高效率的基因研究分析的方法，目前需優(yōu)先發(fā)展的高效率

15、的基因/蛋白質(zhì)功能分析蛋白質(zhì)功能分析技術(shù)涉及技術(shù)涉及DNA微陣列（基因芯片）、質(zhì)譜、毛細(xì)管電泳、變性微陣列（基因芯片）、質(zhì)譜、毛細(xì)管電泳、變性HPLC等。等。環(huán)境基因組計(jì)劃研究環(huán)境基因組計(jì)劃研究(ynji)(ynji)內(nèi)容內(nèi)容第十三頁，共17頁。環(huán)境基因組計(jì)劃研究環(huán)境基因組計(jì)劃研究(ynji)(ynji)內(nèi)容內(nèi)容5. 其他其他(qt)領(lǐng)域研究領(lǐng)域研究 生物信息研究主要涉及與環(huán)境作用有關(guān)的細(xì)胞生物信息研究主要涉及與環(huán)境作用有關(guān)的細(xì)胞大分子大分子DNA 、RNA、蛋白質(zhì)的數(shù)據(jù)庫的建立，這也、蛋白質(zhì)的數(shù)據(jù)庫的建立，這也包括包括WEB網(wǎng)上有關(guān)資源的發(fā)展與利用。環(huán)境基因組網(wǎng)上有關(guān)資源的發(fā)展與利用。環(huán)境基

16、因組計(jì)劃鼓勵(lì)由此而引起的倫理、法律及社會(huì)問題的討計(jì)劃鼓勵(lì)由此而引起的倫理、法律及社會(huì)問題的討論論(toln)與探索。與探索。 第十四頁，共17頁。環(huán)境環(huán)境(hunjng)(hunjng)基因組計(jì)劃研究方法基因組計(jì)劃研究方法uDNA(cDNA)微陣列和微陣列和DNA芯片技術(shù)芯片技術(shù)uDDRTPCR 差異顯示反轉(zhuǎn)錄差異顯示反轉(zhuǎn)錄PCRuSAGE 基因表達(dá)系列分析基因表達(dá)系列分析u其他研究方法在環(huán)境其他研究方法在環(huán)境(hunjng)基因組計(jì)劃中的應(yīng)用基因組計(jì)劃中的應(yīng)用第十五頁，共17頁。環(huán)境環(huán)境(hunjng)(hunjng)基因組學(xué)發(fā)展前景基因組學(xué)發(fā)展前景基因基因(jyn)組時(shí)代的到來，給環(huán)境科學(xué)的研究提供了新的思路、新的研究方組時(shí)代的到來，給環(huán)境科學(xué)的研究提供了新的思路、新的研究方法。在環(huán)境基因法。在環(huán)境基因(jyn)組學(xué)發(fā)展的短短幾年時(shí)間已對環(huán)境科學(xué)的理論、環(huán)境組學(xué)發(fā)展的短短幾年時(shí)間已對環(huán)境科學(xué)的理論、環(huán)境污染物毒性評價(jià)的方法和模式、發(fā)現(xiàn)與界定降解污染物的功能基因污染物毒性評價(jià)的方法和模式、發(fā)現(xiàn)與界定降解污染物的功能基因(jyn)及及其菌株以及鑒定廢水處理工藝中微生物群落等方面的研究產(chǎn)生了巨大的影響其菌株以及鑒定廢水處理工藝中微生物群落等方面的研究產(chǎn)生了巨大的影響，環(huán)境生物信