后基因体时代

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,第九章 後基因體時代,人類基因體的定序,功能基因體學,蛋白質體學,prote,omics,(,prote,in gen,omics,),結構生物學,structural biology,生物資訊學,bioinformatics,生物晶片,biochip,人類基因體定序計畫,國際人類基因組團隊版,(International Human Genome Consortium),國家衛生研究院,NIH(National Institute of Health),美國國家能源部,英國,Sanger,中心,(,衛康信託基金會贊助,),德國、法國、日本、中國,等十五個國家,負責總單位美國國家人類基因研究院,(National Human Genome Research Institute),2000,年所公布人類基因組草圖結果,塞雷拉版,國際人類基因組團隊,基因組樣本,5,位不同種族人體,數名匿名捐贈者,定序鹼基長度,99%,連續,90%(43%,不連續,),定序基因數目,26,383,23,147,主要定序方法,散彈定序法,大片段逐步定序,傳統,+,物理性圖譜,SNPs,數量,約兩百一十萬,約一百四十萬,耗時,9,個月,14,年,計劃主持人,Craig Venter,Francis Collins,凡特與柯林斯,2003,年人類基因組計畫宣布完成,標記,目標,結果,完成日期,遺傳圖譜,2 to 5cM(,600 1,500,標記,),1-cM(3,000,標記,),1994.9,物理圖譜,30,000,STSs,52,000,STSs,1998.10,DNA,序列,95%gene,finished to 99.99%,2003.4,耗費,$0.25 base,$0.09 base,2002.11,DNA,變異,100,000,SNPs,3.7 million,SNPs,2003.1,基因,Full-length,cDNAs,15,000,cDNAs,2003.3,人類真染色體序列定序完成,人類基因組資訊,基因組含有大約,30.8,億個核苷酸,真染色體,(,euchromatic,),約有,28.8,億個核苷酸,整個基因組含有,341,空缺,異染色質區域有,33,空缺,(1.98,億個核苷酸,),真染色質區域有,308,空缺,(2800,萬個核苷酸,),人類基因數,20,000-25,000(,含,22,287,基因座,),34,214,轉錄產物,外顯子有,3400,萬個核苷酸，佔,1.2%,非轉譯區,2100,萬個核苷酸，佔,0.7%,19,599,蛋白質編碼基因,2,188 DNA,片段預測為蛋白質編碼基因,真染色質與異染色質,(,蔡嘉芬,2006),人類基因組定序的空缺位置,藍色：人類基因體中重複性片段在不同染色體中的分佈,紅色：人類基因體目前定序的空缺部分,(gap),各染色體重複性片段所佔的百分比圖,藍色：,HGP,的結果,橘色：散彈槍定序的結果,生物的基因體大小一,物種,百萬核苷酸,阿米巴原蟲類,Amoeba,dubia,670,000,阿米巴原蟲類,Amoeba,proteus,270,000,狹葉瓶爾小草,Ophioglossum,petiolatum,160,000,非洲肺魚,Protopterus,aethiopicus,139,000,川貝母,Fritillaria,assyriaca,124,900,鐵炮百合,Lilium,longiflorum,90,000,雙指兩,棲螈,Amphiuma,means,84,000,泥蠑,Necturus,maculosus,81,300,蘚苔松類,Pinus,resinosa,68,000,台灣百合,Lilium,formosanum,36,000,圓篩藻屬,Coscinodiscus,25,000,蠑螈,Triturus,cristatus,20,600,參考資料：,http:/,www.cbs.dtu.dk/databases/DOGS/index.php,生物的基因體大小二,物種,百萬核苷酸,洋蔥,Allium,cepa,18,000,沙漠蝗蟲,Schistocerca,gregaria,9,300,草履蟲,Paramecium,caudatum,8600,盤古蟾蜍,Bufo,bufo,6900,貓鯊屬,Scyliorhinus,軟骨魚綱,6000,土豚,Orycteropus,afer,5763,鼠類,Peromyscus,eremiticus,5295,原猴科,Tarsius,syrichta,5152,猴科,Cercopithecus,cephus,5142,猴科,Cercopithecus,nigroviridis,5117,玉米,Zea,mays,5000,人類,Homo,spaiens,3080,1995,嗜血桿菌,1.83 Mb,1740,基因,黴漿菌,0.58 Mb,517,基因,1996,酵母菌,12 Mb,6000,基因,古生菌,1.7 Mb,1738,基因,1997,大腸桿菌,4.6 Mb,4289,基因,2001,線蟲,97 Mb,20262,基因,(,草圖,1998),2002,河豚,365 Mb,30000,基因,小鼠,2500 Mb,25000,基因,(,草圖,2002),2003,水稻,430 Mb,50000,基因,2003,果蠅,128 Mb,13600,基因,(,草圖,2000),2003,人類,3000 Mb,25000,基因,(,草圖,2000),不同生物體預估的基因數,功能基因體學,基因與基因、身體結構與運作、人與生活環境,研究目的,轉錄因子與基因,基因,where?when?,有作用,基因在生物體的功能,最佳方式,疾病和發病過程基因型的變化,個人基因體定序,HGP,計畫花費,3,億美金,第一位個人基因體定序,-,華生,2007.5.29 454,生命科學公司,454 Life Sciences,花費,100,萬美金,近程目標降至,10,萬美金,終極目標降至,1000,美元,蛋白質體學,定義,:,細胞內所有的蛋白質,目標,:DNA-,胺基酸序列,電腦,結構與功能,蛋白質表現的預測,?,修飾、加工,人類蛋白質體組織,(2001),範疇,表現蛋白質體學,(,圖譜,),細胞圖譜蛋白質體學,確定位置,質譜儀,鑑定其組成,交互作用,研究蛋白質體學的技術,二維電泳分析蛋白技術,(2D electrophoresis),帶電量,分子量,二維蛋白質電泳圖,參考資料：,www.proteome.jp/2D/XML/SH-SY5Y/shsy5y_menu.html,分,子,量,pH,值,以不同螢光區別蛋白質體圖譜,化學分子離子化,帶電荷,外加電場,(,動能,),真空管中飛行,撞擊偵測標靶產生訊號,(,質量愈大飛行速度越慢,),質譜術,質譜儀,氣相質譜儀,飛行時間質譜儀,MALDI-TOF MS,Applied,Biosystems,4700 MALDI TOF-TOF,參考資料：,http:/,proteomics.missouri.edu,可獲得胜肽質量的資訊,飛行時間質譜儀資料比對,電噴灑游離串聯式質譜儀,ESI-Tandem MS,可獲得胜肽詳細的資料（可知胺基酸序列）,（參考資料：,http:/www.rzuser.uni-heidelberg.de,）,二維電泳,胰蛋白酶切,質譜儀分析,資料庫比對,利用氣體分子撞擊胺基酸片段,研究蛋白質體學的新興技術,成本高、普及率低,分析蛋白質種類的方法,結構生物學,分子生物物理學為基礎,結合化學,+,分子生物學,測定生物大分子複合體的空間結構,重要性,以簡化的模型出發,-,掌握共通性質,現象學角度,-,歸納出特性,蛋白質的立體結構一,蛋白質的立體結構二,蛋白質的立體結構三,蛋白質的立體結構四,蛋白質的立體結構五,生物資訊,查已知,DNA,、,RNA,及蛋白質排序、結構與功能,比較不同來源的,DNA,、,RNA,及蛋白質間的相似性,察看蛋白質的,3D,結構,種系關連演化性分析或分類分析,代謝途徑分析,單一核苷酸多型性,單一核苷酸多型性,(single nucleotide polymorphism,SNP),生物基因體內某一位置的單一核苷酸不同個體間並不一樣,個體差異,0.1%,，大約,300,萬,重要性,增加生存機會,(,面對環境變遷,),、體質差異,?,多基因疾病與藥物反應的指標,生物資訊資料庫,NIH,成立的,NCBI(,GenBank,),(national center for biotechnology information),EMBL(European Molecular Biology Laboratory)-EBI,歐洲分子生物實驗室,DDBJ(DNA,DataBank,of,japan,),日本基因庫,UK Sanger Center,英國桑格中心,史丹佛大學基因體資源中心,A Database of,Drosophila,Genes&Genomes,果蠅基因體中心,相關網站連結：,http:/mail.tajen.edu.tw/tyhong/,的碩一研究法,DNA,序列分析與基因預測,基本區域排比搜尋工具,BLAST(basic local alignment search tool),序列相似性分析,FASTA,生物資訊與蛋白質體研究,蛋白質三度空間立體結構,vs,新藥開發,(protein data bank),生物資訊發展方向,SNP,vs,量身訂做藥物,?,生物晶片,微陣列技術：運用半導體技術,(,矽晶片、玻璃、高分子,),整合：機電、光電、生化、分子生物學,進行：醫療、環境、食品、檢驗、新藥開發、基礎研究,生物晶片圖例一,生物晶片圖例二,參考資料：,http:/,www.fraunhofer.de,生物晶片圖例三,（,Claudia,Vorbeck,2005,）,基因晶片,光蝕刻法,機器手臂點樣法,應用墨點或噴墨技術,晶片實驗室,PCR,晶片,毛細管電泳晶片,蛋白質晶片,蛋白質的純化技術,抗體與抗原的反應原理螢光成色,生物晶片的種類,(DNA,和寡核苷酸,),