基因組注釋課程

基因組注釋課程第1頁/共101頁第2頁/共101頁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。

第3頁/共101頁5.1.1根據(jù)基因結構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。可能的六種ORF第4頁/共101頁1.根據(jù)開放讀碼框預測基因

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)計結果，所謂Kozak規(guī)則，即第一個ATG側翼序列的堿基分布所滿足的統(tǒng)計規(guī)律。第5頁/共101頁

若將第一個ATG中的堿基A，T，G分別標為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，在整個側翼序列區(qū)，C是偏好堿基。第6頁/共101頁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該是ORF不少于100個密碼子。第7頁/共101頁細菌基因組的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掃描復雜化第8頁/共101頁內(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）上游調控序列。第9頁/共101頁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。第10頁/共101頁上游外顯子-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)；第11頁/共101頁第12頁/共101頁3）上游控制順序幾乎所有基因（或操縱子）上游都有調控序列，它們可與DNA結合蛋白作用，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’側翼區(qū)以及基因的第一個外顯子區(qū)。

第13頁/共101頁

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。第14頁/共101頁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.模擬多肽高級結構相似。第15頁/共101頁

同源查詢當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。第16頁/共101頁

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.第17頁/共101頁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?？扇〈被嵯抵妇哂邢嗤再|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(或酶)的生物學功能。第18頁/共101頁相似性與一致性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.第19頁/共101頁基因注釋軟件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.

對結構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)或負向錯誤(false-negetive,少注釋).

引自:Naturereviewsgenetics,4:741-749,2003.第20頁/共101頁不同注釋軟件之間的效率Performanceofthreepopulargenepredictionprogramson42semiartificialgenomicsequencescontaining178knownhumangenesequences(900exons).Sensitivityispercentageofexonsthatarepredictedcorrectly.Selectivityispercentageofpredictedexonsthatarecorrect.ReproducedwithchangesfromYadaetal.,2002ColdSpringHarborGenomeSequencingandBiologyMeeting,May7-11,2002.FGENESHisbyfarthemostaccurateofthreeprograms.效率與準確率比較programsensitivityspecificitymissedexon(%)wrongexon(%)FGENESH77.165.79.623.2GenScan66.544.912.040.9HMMGene69.536.615.555.5引自:/berry.phtml

第21頁/共101頁人類基因注釋標準Knowngene:

與人類已知cDNA和蛋白質順序同源的基因.Novelgene:

與脊椎動物cDNA或其它物種蛋白質同源的基因.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)第22頁/共101頁人類基因總數(shù)可能是永遠解不開的迷?1.人類基因總數(shù)的預測有三種方法:cDNA和ESTs順序,

機算機注釋,比較基因組學(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).第23頁/共101頁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):30000第24頁/共101頁功能域注釋1)任何基因編碼的蛋白質都由一些在高級結構水平具有特征性的功能域組成,如引導肽,

受體區(qū),激酶區(qū),DNA或RNA結合域等。2)功能域具有很強的保守性,關鍵的氨基酸組成及其排列位置是相當衡定的,是鑒定功能域的主要標識。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。第25頁/共101頁什么是功能域(domain)?定義:1)Regionofaproteinwithadistincttertiarystructure(e.g,globularorrodlike)andcharacterristicactivity;homolgousdomainsmayoccurindifferentprotein.(引自“MolecularCellBiology”)2)Acontinuouspartoftheaminoacidsequenceofaproteinthatcanbeequatedwithaparticularfuction.(引自“GeneVII”)3)Portionofaproteinthathasatertiarystructureofitsown.Inlargerproteinseachdomainisconnectedtootherdomainbyshortflexibleregionsofpolypeptide.(引自“MolecularBiologyofTheCell”)第26頁/共101頁同源功能域注釋第27頁/共101頁5.1.3實驗確認基因1.Northern雜交確定DNA片段是表達序列：Northern雜交第28頁/共101頁注意事項：a.

當某一基因的轉錄產(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。

第29頁/共101頁擬Northern雜交——

根據(jù)已知的DNA序列設計引物，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。第30頁/共101頁動物園雜交（Zooblotting)第31頁/共101頁2.由EST或cDNA指認基因目前在數(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是基因轉錄加工后的產(chǎn)物，可以確切無疑的代表相應基因成員的存在。

尋找目的序列的EST證據(jù)第32頁/共101頁cDNA：CDS：ORF：EST：第33頁/共101頁3.獲取基因全長cDNA序列A.構建cDNA文庫，用目的基因DNA片段篩選文庫。B.根據(jù)已知片段設計引物，RACE技術得到基因的全長cDNA序列。

第34頁/共101頁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；第35頁/共101頁5.1.4基因的命名與分類自學第36頁/共101頁5.2基因功能預測確認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+實驗生物學第37頁/共101頁影響途徑？影響器官？基因類型？底物？細胞內(nèi)分布？空間結構？基因功能的含義第38頁/共101頁基因水平轉錄水平蛋白水平第39頁/共101頁基因功能研究方法：生物信息學方法第40頁/共101頁第41頁/共101頁第42頁/共101頁5.2.1計算機預測基因功能原理：主要依據(jù)同源性比較，同源性反應出進化關系。方法：既存數(shù)據(jù)庫的比較分析。

分析的基礎是: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。第43頁/共101頁5.2.2蛋白質結構域在功能預測中的意義同一物種或不同物種中具有相同結構域的蛋白質可將其劃歸在同一蛋白質家族。第44頁/共101頁

蛋白質結構與功能分析第45頁/共101頁果蠅甲蟲蜜蜂第46頁/共101頁基因功能研究方法：實驗方法第47頁/共101頁第48頁/共101頁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。第49頁/共101頁

剔

除

老

鼠

(1)

第50頁/共101頁

剔

除

老

鼠(2)

第51頁/共101頁美英三科學家因干細胞研究的貢獻獲諾貝爾醫(yī)學獎馬利歐·卡佩奇埃文斯奧利弗·史密斯第52頁/共101頁5.2.3

基因

過表

達用

于功

能檢

測第53頁/共101頁水稻FCARRMdomain轉化第54頁/共101頁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。另一種方法是用轉座子標記技術，通過向基因中插入轉座元件或轉座子使其失活。人工誘導轉座第55頁/共101頁5.4.1突變庫構建1)利用天然的DNA轉座子構建表達載體，轉化受體細胞,當轉座子活化時可被動轉座并隨機插入受體細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構與功能.第56頁/共101頁植物DNA轉座子第57頁/共101頁突變庫表達載體第58頁/共101頁

突變庫表達載體元件的功能1)

Ac-載體:轉座酶表達載體,由于缺少兩側反向重復邊界順序,不能主動轉座.2)DsE-載體:捕獲增強子表達載體.

。兩側含轉座子Ac-Ds的邊界順序,在轉座酶作用下可被動轉座,插入到啟動子下游.第59頁/共101頁轉座子標記技術很難瞄準單個基因，因為轉座是一種隨機事件，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。第60頁/共101頁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。第61頁/共101頁如何發(fā)現(xiàn)RNAiRNA干擾現(xiàn)象最初發(fā)現(xiàn)于1995年，Cornell大學的研究人員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，以及過去有關反義RNA對基因表達的阻斷都是由于體外轉錄所得RNA中污染了微量雙鏈RNA(DoubleRNA,dsRNA)而引起。他們將體外轉錄得到的單鏈RNA純化后注射線蟲，發(fā)現(xiàn)基因抑制效應十分微弱，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基因的表達。第62頁/共101頁線蟲RNAi實驗

第63頁/共101頁目前已發(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,在細胞內(nèi)它們被切成短鏈RNA,然后與靶mRNA序列結合,導致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，在細胞內(nèi)它們被切成短鏈RNA，然后與靶mRNA序列結合,使mRNA的翻譯受阻或使mRNA降解。有兩種RNAi現(xiàn)象：第64頁/共101頁microRNA干擾通路RNA干擾通路第65頁/共101頁雙鏈RNA是RNAi形成的必要前提第66頁/共101頁注射時期注射部位表型觀察注意事項第67頁/共101頁噬菌體外顯5.4.3蛋白質互作第68頁/共101頁酵母雙雜交第69頁/共101頁GAL4/UAS轉基因系統(tǒng)酵母轉錄激活子GAL4；GAL4反應元件UAS-靶基因第70頁/共101頁第71頁/共101頁轉基因技術將使人類能夠更好的利用大自然幾十億年進化的成就第72頁/共101頁轉基因方法讓蠶吃得少吐得多科學家曾通過傳統(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?？茖W家又突發(fā)奇想，能否將轉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研究院的李勝研究員和西南大學的夏慶友教授及其研究團隊發(fā)表在由中國科學家主辦的國際生物學學術期刊《CellResearch》上的論文研究結果顯示，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%，桑葉蠶絲轉化效率提高了30%，蠶絲質量沒有受到明顯影響，在蠶業(yè)生產(chǎn)上呈現(xiàn)出良好的應用前景。Ras1CAoverexpressionintheposteriorsilkglandimprovessilkyield

第73頁/共101頁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胞。基因組表達的最初產(chǎn)物是轉錄組：即那些含有細胞在特定時間所需生物信息、編碼蛋白質的基因衍生而來的RNA分子的集合?；蚪M表達的第二個產(chǎn)物是蛋白質組：即細胞中那些決定細胞能夠進行生化反應的所有蛋白質組分。5.5轉錄組和蛋白質組第74頁/共101頁5.5.2轉錄物組基因芯片技術：是指通過微陣列(Microarray)技術將高密度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。它是繼大規(guī)模集成電路之后的又一次具有深遠意義的科學技術革命。第75頁/共101頁TypesofDNAChips第76頁/共101頁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備檢測設備的研制雜交檢測與數(shù)據(jù)分析第77頁/共101頁表達芯片的制備檢測流程第78頁/共101頁表達芯片實例PCR法從外周血淋巴細胞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細胞cDNA未處理的細胞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,6個被熱抑制,發(fā)現(xiàn)其中3個為未發(fā)現(xiàn)的新基因第79頁/共101頁蛋白質組定義：廣義上是指某種細胞或組織中基因組表達的所有蛋白質;

狹義上,可以指不同時期細胞內(nèi)蛋白質的變化.蛋白質組學定義：研究蛋白質組結構和功能的領域稱為蛋白質組學.蛋白質組學的研究內(nèi)容:

分析全部蛋白質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蛋白質組第80頁/共101頁蛋白質組分析復雜性蛋白質有許多加工方式,如磷酸化、糖基化、乙?；⒎核鼗?；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，常常表現(xiàn)為組織特異性；蛋白質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，不同的結合狀態(tài)有不同的活性；1種蛋白質可參與多種反應，或多種蛋白質參與1種反應。第81頁/共101頁蛋白質組研究技術

蛋白質組主要研究技術：雙向電泳生物質譜技術蛋白質芯片第82頁/共101頁雙向凝膠電泳

樣品制備（包括蛋白質的溶解、變性及還原，從而去除非蛋白質雜質等）→第一向等電聚焦（根據(jù)蛋白質電荷差異進行分離）→第二向SDS（以蛋白質分子量差異為基礎）→蛋白質的檢測（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、確定每個蛋白質點的等電點和分子量，尋找差異蛋白）第83頁/共101頁質譜技術的基本原理：樣品分子離子化后，根據(jù)不同離子間質核比（m/z）的差異來分離并確定分子量。質譜技術在蛋白組研究中的應用：肽質譜和肽序列分析：蛋白質經(jīng)雙向電泳后，分離到的蛋白質被切割下來，進行膠內(nèi)酶解，或轉移到PVDF膜上，進行膜上膜解，然后上樣進行測序。第84頁/共101頁蛋白質組數(shù)據(jù)庫的建立和生物信息學數(shù)據(jù)庫的建立是蛋白質組研究的最重要的一個方面。蛋白質的數(shù)據(jù)庫包括：蛋白質序列數(shù)據(jù)庫質譜數(shù)據(jù)庫雙向電泳圖譜數(shù)據(jù)庫有關蛋白質結構的數(shù)據(jù)庫

第85頁/共101頁與疾病相關蛋白質研究的基本策略第86頁/共101頁蛋白質組研究的目的建立蛋白質互作網(wǎng)絡為人們了解生物體的各個生長、發(fā)育期的各個蛋白質有機組成、協(xié)作，更完整的解釋各種生命現(xiàn)象奠定基礎促進人類疾病的治療第87頁/共101頁第88頁/共101頁作業(yè)2蛋白質功能的研究方法。第89頁/共101頁

應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。第90頁/共101頁釀酒酵母(Sacharomycescerevisiae)是一種單細胞生物，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胞具有很多相同的結構，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。有關酵母的基因組和蛋白質組數(shù)據(jù)可登錄SGD、YPD。第91頁/共101頁第92頁/共101頁秀麗線蟲(Caenorhabditiselegans)是醫(yī)學研究中的一種重要模式生物。2002年諾貝爾生理醫(yī)學獎得主布瑞納、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，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胞死亡的重要基因，在人類基因體中找到同源基因，而讓細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，將這些研究應用在人類的疾病及醫(yī)學上有卓越貢獻。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個體細胞組成302個神經(jīng)元構成神經(jīng)網(wǎng)絡。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的蛋白質已超過1000個。細胞程序性死亡的遺傳調控機制，RNAi及其遺傳機制的發(fā)現(xiàn)是秀麗線蟲對當代生命科學發(fā)展的又一重要貢獻。第93頁/共101頁擬南芥(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特性而成為當今分子生物學家、遺傳學家和發(fā)育生物學家的寵兒。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。第94頁/共1