HGP——人类基因组计划.ppt

HGP——人类基因组计划 张挺 3001511062 HGP(Human Genome Project)是了解人类自身奥秘的计划 1985年，美国能源部（DOE）率先提出，旨在阐明人类基因组 DNA长达3×109碱基对（ base pair，bp）的序列。发现所有人类基因并阐明其在染色体上的位置，从而在整体上破译人类遗传信息。1986年美国宣布启动人类基因组启动计划；1989年，美国国家卫生研究院（NIH）建立国家人类基因组研究中心（NCHGR）；1990年，NIH和DOE联合提出美国人类基因组计划，正式启动HGP，计划于15年内提供30亿美元的资助，在2005年完成人类基因组全部序列的测定。 这无疑是一项探索生命奥秘的伟大计划，曾被称为跨世纪的曼哈顿工程。 最后一个五年计划的主要目标是：①得到标记间距为1厘摩（1厘摩=重组频率为1%的两个基因间的遗传距离）的遗传图谱；②得到至少有30万个序列标记位点（STS）的物理图谱，1998年10月实际已经有5.2万个 STS被作图； ③2001年得到人类基因组序列的草稿，2003年得到最后定稿；④测序能力要达到每年500Mb(1Mb=1000kb),每个碱基对的分析费用要少于25美分，支持毛细管阵列电泳、DNA芯片等的测序技术的发展；⑤增加测定人类基因组变异的内容，得到10万个作图定位了的单核苷酸多态性（SNP）； ⑥得到所有基因的全长c DNA；⑦发展在基因组尺度上分析生物功能的技术；⑧在模式生物基因组研究方面，大肠杆菌、酵母菌、短小丽杆线虫的全基因组序列已经全部完成并发表公布，到2002年完成果蝇的全基因组序列，2005年完成小鼠的全基因组序列。 除了具体的测序目标外，HGP的另一个重要内容是研究人类基因组计划的论理学、法学和社会学影响与后果，发展生物信息学和计算生物学也是HGP的重要内容。 我国的人类基因组计划(CHGP)是于1993年启动，由国家自然科学基金委员会、国家高技术计为J（863）和国家重点基础研究计划（973）所共同资助的。 根据实际情况，我国HGP的初期目标主要是充分利用我国丰富的人类遗传资源，进行基因组多样性和疾病基因识别的研究。 格雷(H．Gray) 绘制了第一张人体解剖图，解开了许多人体奥秘，为近代医学的发展奠定了基础。人类基因组计划将最终绘制出人体的第二张解剖图，从基因水平上揭示出人体的奥秘，奠定21世纪医学和生物学飞跃发展的基础。 这张解剖图将包括4张小图，包括了人类基因组计划的全部主要内容，它们分别是遗传图（连锁图）、物理图、序列图和转录图 第一张图是遗传图，又叫连锁图。它是以在某个遗传位点上具有多个等位基因的遗传标记作为路标，以遗传学上的距离即两个遗传位点之间进行交换、重组的百分率cM作为图距，反映基因遗传效应的基因组图。 建立人类遗传图的关键是要有足够的高度多态的遗传标记。但是，目前所知的具多态性的性状不多，等位基因的数目有限，信息量不足。这样，就限制了人类基因组的遗传分析工作。所幸DNA重组技术的建立提供了新一代的遗传标记。 第一代的DNA标记是RFLP（限制性片段长度多态性）分析。这些RFLP片断可被某些限制性内切酶特异识别并切割。DNA序列的改变甚至是一个碱基的改变，将会改变限制性内切酶酶切片段的长度变化，并可通过一种称为凝胶电泳的方法来方便地显示这种长度的多态性。RFLP在整个基因组中都存在，根据对RFLP片段的多态性分析，可对某些疾病进行诊断并将与疾病有关的基因进行定位。但RFLP提供的信息量有限，在检测RFLP片段时需用到放射性同位素，不太安全。 第二代遗传标记是被称为简短串联重复片段的STR。在检测RFLP的过程中，人们发现有一种类型是由于DNA重复序列造成的。这些DNA重复序列在人类基因组中有很多拷贝，它们可以头对头或头对尾地串联成一簇，分布于基因组的各个位点。在某一位点上，不同数量的重复序列（VNTR）也可以提供不同的长度片断。有的VNTR重复单位长度为6－12个碱基，称为小卫星；有的VNTR重复单位为2－6个碱基，称为微卫星或简短串联重复（STR）。STR具有高度多态性，同一遗传位点数目变化很大，在群体中也可形成多达几十种的等位基因，这是其他遗传标记所不能比拟的；此外，还可以利用PCR的DNA体外扩增技术， 实现操作机器自动化。 1996年初，所建立的遗传图已含有6000多个以STR为主体的遗传标记，平均分辨率即两个遗传标记间的平均距离为0.7分摩，这个距离大致对应于0.7Mb的物理距离。 有6000多个遗传标记作为路标，把基因组分成6000多个区域，只要以连锁分析的方法，找到某一表现型的基因与其中一种遗传标记邻近（即紧密连锁）的证据，就可以把这一基因图定位于这一标记所界定的区域内。这样，如果想