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人类基因组计划的进展和内容 Human Genome Project HGP

人类基因组计划的进展和内容 Human Genome Project HGP. Sequence the 3 billion base pairs of human DNA and identify the 100,000 genes contained in the human genome 测定人类染色体 DNA 上的30亿个核苷酸的排列顺序 确定染色体上的大约10万个基因. 人类的染色体组成. 基因和染色体的关系. HGP 的基本任务 遗传图谱：基因连锁图 物理图谱：

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人类基因组计划的进展和内容 Human Genome Project HGP

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Presentation Transcript

  1. 人类基因组计划的进展和内容Human Genome Project HGP

  2. Sequence the 3 billion base pairs of human DNA and identify the 100,000 genes contained in the human genome • 测定人类染色体DNA上的30亿个核苷酸的排列顺序 • 确定染色体上的大约10万个基因

  3. 人类的染色体组成

  4. 基因和染色体的关系

  5. HGP的基本任务 • 遗传图谱：基因连锁图 • 物理图谱： 人类基因组的不同载体DNA克隆片 段重叠群图，大片段限制性内切酶切点图，DNA片段（探针）或一段特异DNA序列（STS）的路标图，以及基因组中广泛存在的特征性序列等的标记图，人类基因组的细胞遗传学图，最终在分子水平上与序列图的统一。

  6. 序列图谱： 30亿个核苷酸组成的人类基因组的序列图 • 基因图谱： 人类基因组中鉴别出占据2-5%长度的全部基因的位置、结构与功能

  7. 人类基因组计划大事记 • 一九九○年十月誉为生命科学「阿波罗登月计划」的国际人类基因组计划启动。 • 一九九八年五月一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司，目标是投入三亿美元，到二○○一年绘制出完整的人体基因组图谱，与国际人类基因组计划展开竞争。十月二十三日美国国家人类基因组研究所在美国《科学》杂志上发表声明说，人类基因组计划的全部基因测序工作将比原计划提前两年，即在二○○三年完成。

  8. 1999年九月中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的百分之一，也就是三号染色体上的三千万个硷基对。中国是继美、英、日、德、法之後第六个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的唯一发展中国家。十二月一日国际人类基因组计划联合研究小组宣布，他们完整地破译出人体第二十二对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体基因完整序列的测定。2000年四月底中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了百分之一人类基因组的工作框架图。2000六月二十六日科学家公布人类基因组工作草图。1999年九月中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的百分之一，也就是三号染色体上的三千万个硷基对。中国是继美、英、日、德、法之後第六个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的唯一发展中国家。十二月一日国际人类基因组计划联合研究小组宣布，他们完整地破译出人体第二十二对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体基因完整序列的测定。2000年四月底中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了百分之一人类基因组的工作框架图。2000六月二十六日科学家公布人类基因组工作草图。

  9. 不同的生物基因组序列大小比较 Human 3.0 x 109 Mouse 3.0 x 109 Drosophila 1.1 x 108 Worm 1.0 x 108 Dictyostellium 3.4 x 107 Yeast 1.2 x 107 Bacteria 1.0 - 5.0 x 106 BCM- HGSC

  10. 基因组测序鸟枪法测序的原理及过程

  11. 全基因组鸟枪法测序的主要步骤第一，建立高度随机、插入片段大小为2kb左的基因组文库。第二，高效、大规模的末端测序。对文库中每一个克隆，进行两端测序。第三，序列集合。TIGR发展了新的软件，修改了序列集合规则以最大限度地排除错误的连锁匹配。第四，填补缺口。

  12. 高等真核生物（如人类）基因组中有大量重复序列，导致判断失误高等真核生物（如人类）基因组中有大量重复序列，导致判断失误

  13. 对鸟枪法的改进(1) Clone contig法。首先用稀有内切酶把待测基因组降解为数百kb以上的片段，再分别测序。(2) 靶标鸟枪法(direted shotgun)。首先根据染色体上已知基因和标记的位置来确定部分DNA片段的相对位置，再逐步缩小各片段之间的缺口。

  14. Regional mapping 已知基因位置 由已知基因向两端未知区域分别测序

  15. Regional mapping 片段之间还存在未知缺口序列

  16. Regional mapping Minimal tiling path selected for sequencing. 缺口片段逐渐减少，最后完成拼接

  17. >20 kbp ~300 bp Molecular weight marker every 5th lane Restriction fragment fingerprinting - BAC clones are grown in 96-well format - Hind III digest - 1% agarose 限制性酶切指纹图谱

  18. A B C D E F G * * * * * * Contig assembly FPC* • Overlap identification by restriction pattern similarities • Facilitated contig assembly • *Sanger Centre • C. Soderlund, I Longden and R. Mott Clone All restriction fragments within a clone selected for the tiling path must be verified by their presence in overlapping clones. : insert fragments : vector fragments

  19. BCM- HGSC

  20. Shotgun Sequencing I :RANDOM PHASE Sheared DNA: 1.0-2.0 kb Bac Clone: 100-200 kb Random Reads Sequencing Templates: BCM- HGSC

  21. Single Stranded Region Low Base Quality Mis-Assembly (Inverted) Sequence Gap Shotgun Sequencing II:ASSEMBLY Consensus BCM- HGSC

  22. Single Stranded Region Low Base Quality Mis-Assembly (Inverted) Sequence Gap Shotgun Sequencing III: FINISHING Consensus BCM- HGSC

  23. Single Stranded Region Mis-Assembly (Inverted) Sequence Gap Shotgun Sequencing III: FINISHING Consensus BCM- HGSC

  24. Mis-Assembly (Inverted) Sequence Gap Shotgun Sequencing III: FINISHING Consensus BCM- HGSC

  25. Mis-Assembly (Inverted) Shotgun Sequencing III: FINISHING Consensus BCM- HGSC

  26. High Accuracy Sequence: < 1 error/ 10,000 bases Shotgun Sequencing III: FINISHING BCM- HGSC

  27. Whole Genome Shotgun Sequencing Sheared DNA: 1.0-2.0 kb Whole Genome: 3,000 Mb Random Reads Sequencing Templates: BCM- HGSC

  28. Single Stranded Region Low Base Quality Mis-Assembly (Inverted) Sequence Gap Whole Genome Shotgun Sequencing:Assembly Consensus BCM- HGSC

  29. Sequence Gap Whole Genome Shotgun Sequencing:Assembly Low Base Quality Consensus BCM- HGSC

  30. 基因图谱 BCM- HGSC

  31. 点击显示 人类基因组计划 人类基因组计划的意义

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