基因沉默、基因组学、蛋白组学.ppt

基因沉默 基因沉默 两种水平上发生： 1.由于DNA甲基化、异染色质化和位置效应等引起的转录水平上的基因沉默 2.通过对靶mRNA 封闭、降解等引起的转录后水平的基因沉默 秀丽线虫档案： 秀丽线虫 身长大约1毫米。 “典型”的多细胞生物：一个受精卵开始，经过分裂、迁移、分化，长成成虫。性成熟后生成精子、卵子，交配、生殖，然后衰老、死亡。 有一套神经系统，有一个“大脑”（神经环），表现出学习、记忆和行为能力。 6对染色体（人有23对），却含有近2万个基因（人大约4万个基因）。 生活周期很短，3天后就性成熟，平均寿命13天。 自然生活环境是土壤，以细菌为食，很容易在实验室中培养，可将它养在生长大肠杆菌的培养皿中。 线虫绝大多数是雌雄同体的（极少数是雄性），而且自我授精，易保存基因突变。 身体结构很简单，细胞数目固定，成虫全身细胞数目都是959个，可以追踪每一个细胞的命运。 身体是透明的，适合于在显微镜下观察和操纵每一个体内细胞。 布伦纳发现用乙基硫代甲烷可以诱发线虫的基因突变， 1974年布伦纳实验室博士后研究，后到麻省理工学院。 继续布伦纳和苏尔斯顿的工作，系统寻找控制程序性细胞死亡的基因。首次发现了两个真正控制细胞死亡的基因ced-3和ced-4。 之后，又发现另一个基因ced-9在对抗ced-3和ced-4，保护细胞。 发现在人类基因组中，也有一个类似ced-3的基因。 RNAi的发现是科学发现，也是技术发明 生物学家可以轻而易举地把一个基因加入到生物的基因组中，让生物具有新的特性。 想把生物的一个基因“关闭”？ 1990年，美国Rich Jorgensen为紫色矮牵牛花插入了另外一份控制紫色的基因，期待能够得到更紫的花朵。拥有双份基因的矮牵牛花的花朵却变成了白色。 1995年，美国康奈尔大学研究生郭苏和导师Ken Kemphues为了鉴别一个基因，给线虫注入了对应的“反义”RNA，同时给对照组的线虫注入了“正义” RNA。反义RNA与正义RNA的“字母”正好互补。前者会抑制目标基因，可以由此确定他们是否找对了基因。结果：不仅反义RNA组的基因被抑制，正义RNA组的基因也被抑制。 解谜： 1998年，华盛顿卡内基研究所的法尔和马萨诸塞大学医学院的梅洛解开谜团：给线虫注入正义 RNA和反义RNA组成的双链RNA，是导致目标基因关闭的原因。 MicroRNA 简介 (1)长度为21nt左右核苷酸的内源性单链小分子RNA；(2)存在65nt左右的发夹结构前体；(3)基因座位在蛋白质基因间隔区；(4)其DNA序列在近源物种间高度保守。 miRNA具有十分重要的调控功能，它们主要参与基因转录后水平的调控 。能够通过与靶mRNA特异性的碱基配对引起靶mRNA的降解（植物中较为常见）或者抑制其翻译（动物中较为常见），从而影响了靶mRNA的表达。 目前发现miRNA是一个庞大的小分子调控RNA家族，广泛存在于各种动植物中，参与细胞增殖和分化、细胞凋亡、胚胎发育、形态建成以及疾病发生等一系列重要的生命过程。 最近发现一系列与肿瘤发生相关的和人类病毒编码的miRNA，揭示miRNA在哺乳动物基因表达调控中具有重要作用。 基因敲除 （Gene knockout） 病毒基因组 1．结构简单，基因组小，所含基因少。 2．基因组可由DNA组成，也可由RNA组成，但不能共存于同一病毒。 3．病毒基因组中存在转录单元。 DNA序列中功能相关的RNA和蛋白质基因，丛集在基因组的一个或几个特定部 位，形成一个功能单位或转录单位，可被一起转录成为多顺反子mRNA。 4．常见重叠基因现象。 基因重叠即同一段DNA片段能够编码两种甚至三种蛋白质分子 5．以RNA为基因组的病毒。 细菌基因组 E.coli 1. 一条双链DNA ，具有类核结构。 2. 具有操纵子结构。几个功能相关的结构基因串联在一起受 同一个调控区调节。E.coli基因组含3500个基因，有260个已查明具有操纵子结构，定位于75个操纵子中。 3 . 蛋白质基因单拷贝，rRNA基因多拷贝，这可能有利于核糖体的组装。 4. 结构基因中无内含子，边转录边翻译。 5. 无基因重叠结构。 6. DNA分子中有多种功能区