華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)

1、華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)第十一章第十一章 基因定位基因定位(Gene Mapping)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué) 每個(gè)單倍體單倍體DNA含有3.2109 bp，分布在22條常染色體和X，Y性染色體上。 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因大約有50,000-100，000個(gè)。 基因定位基因定位是用一定的方法將基因確定到染色體的實(shí)際位置。將不同的基因確定于染色體的具體位置之后，即可繪制出基因圖（gene map）。華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué) 人類(lèi)染色體的基因制圖(gene mapping)：（1）物理制圖(physica

2、l mapping)：是從DNA分子水平制作基因圖。它表示不同基因（包括遺傳標(biāo)記）在染色體上的實(shí)際距離，是以堿基對(duì)為衡量標(biāo)準(zhǔn)。華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)（2）遺傳作圖(genetic mapping)：是以研究家族的減數(shù)分裂，了解兩個(gè)基因分離趨勢(shì)或重組頻率為基礎(chǔ)來(lái)繪制基因座位間的距離，它表明基因之間連鎖關(guān)系和相對(duì)距離，并以重組率來(lái)計(jì)算和表示，以厘摩（centi-morgan,cM）為單位。兩個(gè)遺傳座位間1的重組率即為1厘摩。華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教

3、學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué) 細(xì)胞遺傳圖：從細(xì)胞遺傳學(xué)水平，用染色體顯帶等技術(shù)在光學(xué)顯微鏡下觀察，將基因定位不同染色體的具體區(qū)帶，又稱(chēng)區(qū)域定位，而把基因只定位到某條染色體上稱(chēng)為染色體定位。華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)基因定位的方法基因定位的方法一、體細(xì)胞雜交（somatic cell hybridization） 又稱(chēng)細(xì)胞融合（cell fusion），是將來(lái)源不同的兩種體細(xì)胞融合成一個(gè)新細(xì)胞。大多數(shù)體細(xì)胞雜交是用人的細(xì)胞與小鼠、大鼠或倉(cāng)鼠的體細(xì)胞進(jìn)行雜交。這種新產(chǎn)生的融合細(xì)胞稱(chēng)為雜種細(xì)胞（hybrid cell）。華中科技大學(xué)

4、遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué) 雜種細(xì)胞有一個(gè)重要的特點(diǎn)是在其繁殖傳代過(guò)程中出現(xiàn)保留嚙齒類(lèi)一方染色體而人類(lèi)染色體則逐漸丟失，最后只剩一條或幾條。華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué) Miller等培育出一種雜種細(xì)胞，此類(lèi)雜種細(xì)胞的存活需要胸苷激酶（TK）。后來(lái)發(fā)現(xiàn)凡含有人第17號(hào)染色體的雜種細(xì)胞都因有TK活性而存活，反之則死亡。從而推斷TK基因定位于第17號(hào)染色體上。這是首例用細(xì)胞雜交法進(jìn)行的基因定位。華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)鼠人XTK-HPRT+TK+HPRT-鼠人鼠人鼠 人TK+HPRT+17 317317 3TK+TK+TK-HATTK, 胸苷激酶HPRT, 次黃嘌呤鳥(niǎo)

5、嘌呤磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶HAT，次黃嘌呤氨基蝶呤胸苷華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué) 微細(xì)胞（microcell）技術(shù)：將含有一條正常Chr的微細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞融合，可抑制腫瘤，這為尋找腫瘤抑制基因提供線(xiàn)索。華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)二、克隆嵌板法（clone panel method ） 應(yīng)用雜種細(xì)胞保留或丟失人類(lèi)染色體有時(shí)有重疊現(xiàn)象而設(shè)計(jì)的一種簡(jiǎn)便有用的基因定位方法。 克隆嵌板示意克隆嵌板示意雜種克隆雜種克隆保留的人染色體保留的人染色體12345678A+-B+-+-C+-+-+-+-華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué) 半乳糖激酶（GK）、尿苷-磷酸激酶（UMPK）和

6、氨基己糖苷酶A（HEXA）的基因就是用此法分別定位于人的17號(hào)、1號(hào)和15號(hào)染色體上的。 三、染色體原位雜交 （chromosome in situ hybridization） 是分子雜交技術(shù)在基因定位中的應(yīng)用，也是一種直接進(jìn)行基因定位的方法。華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)四、連鎖分析 (linkage analysis) 在減數(shù)分裂時(shí)，一對(duì)同源染色體上的兩個(gè)相鄰的基因可發(fā)生交換，距離較遠(yuǎn)，發(fā)生交換的機(jī)會(huì)較多，則出現(xiàn)基因重組；若兩者較近，重組機(jī)會(huì)較少。 一些相互鄰近的基因或遺傳標(biāo)記趨向于在一起共同遺傳或

7、相互連鎖構(gòu)成單體型(haplotype)。 華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué) 利用某個(gè)擬定位的基因是否與某個(gè)遺傳標(biāo)記或單體型存在連鎖關(guān)系，就能將該基因定位到染色體的一定部位。 在人類(lèi)基因組中存在大量的微衛(wèi)星(microsatellite)標(biāo)記和單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)標(biāo)記。 有足夠數(shù)量的家系。 華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)當(dāng)比較兩個(gè)隨機(jī)個(gè)體的7號(hào)染色體上的一段DNA序列時(shí)，在2200個(gè)核甘酸中出現(xiàn)兩個(gè)單核甘酸多態(tài)性單核甘酸多態(tài)性( (SNP)位點(diǎn)。 人基因組中，平均約每12001200個(gè)堿基就會(huì)有一個(gè)堿基的不同。

8、 單核甘酸多態(tài)性單核甘酸多態(tài)性( (SNP)標(biāo)記標(biāo)記華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)（a）在多個(gè)個(gè)體的DNA樣品中鑒定單核苷酸多態(tài)性（SNPs）；（b）將群體中頻率大于1%的那些共同遺傳的相鄰SNPs組合成單體型；（c）在單體型中找出用于識(shí)別這些單體型的標(biāo)簽SNPs。通過(guò)對(duì)圖中的三個(gè)標(biāo)簽SNPs進(jìn)行基因分型，研究者可以確定每個(gè)個(gè)體擁有圖示的四個(gè)單體型中的哪一個(gè)。 華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)微衛(wèi)星微衛(wèi)星DNADNA標(biāo)記標(biāo)記 簡(jiǎn)短串聯(lián)重復(fù)(short tandem repeat, STR)。 1-4個(gè)堿基的重復(fù),如(A)n,(CA)n,(CAG)n和 (CATG)n。 微衛(wèi)星

9、DNA數(shù)量多且均勻分布在基因組中。據(jù)估計(jì)，在基因組中平均3050kb就存在一個(gè)微衛(wèi)星。 微衛(wèi)星DNA具有豐富的多態(tài)性。華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)PCRPCR方法對(duì)個(gè)體進(jìn)行微衛(wèi)星方法對(duì)個(gè)體進(jìn)行微衛(wèi)星(CA repeat)(CA repeat)多態(tài)性分型多態(tài)性分型華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)PCR或或DNA復(fù)制過(guò)程中的鏈滑復(fù)制過(guò)程中的鏈滑(strand slippage)機(jī)制機(jī)制華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)For the indicated individuals, the genotypes (in brackets) are as follows: 1 (

10、3,6); 2 (1,5); 3 (3,5); 4 (2,5); 5 (3,6); 6 (2,5); 7 (3,5); 8 (3,6); 9 (3,5); 10 (5,7); 11 (3,3); 12 (2,4); 13 (3,3); 14 (3,6); 15 (3,3); 16 (3,4). D17S800(CA repeat) D17S800(CA repeat) 標(biāo)記對(duì)一個(gè)家系的標(biāo)記對(duì)一個(gè)家系的1616成員進(jìn)行多態(tài)分型成員進(jìn)行多態(tài)分型華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)The figure shows haplotype analysis in two pedigrees with

11、a dominantly inherited skin disorder, Darier-White disease, which had previously been mapped to 12q.華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)五、染色體缺失X連鎖和常染色體微小缺失綜合征華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)最小重疊區(qū)最小重疊區(qū)最小重疊區(qū)最小重疊區(qū)最小重疊區(qū)最小重疊區(qū)最小重疊區(qū)最小重疊區(qū)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)六、染色體易位 研究者們通過(guò)對(duì)幾個(gè)假肥大型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥(Duchenne muscular dystrophy, DMDDMD)女性患者的細(xì)胞遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)

12、每個(gè)病例受累的常染色體不同但在X染色體上的斷裂點(diǎn)總是p21。華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)X(p21)與常染色體易位破壞DMD基因而引發(fā)DMD女性患者華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)基因定位的應(yīng)用基因定位的應(yīng)用 基因定位和基因圖對(duì)遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)和人類(lèi)及生物進(jìn)化的研究都有十分重要的意義。 可指導(dǎo)遺傳病的診斷，亦可以指導(dǎo)致病基因的克隆。華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)一、連鎖分析指導(dǎo)遺傳病的診斷 通過(guò)遺傳連鎖圖可以在不知曉基因產(chǎn)物的情況下對(duì)遺傳病進(jìn)行診斷。 遺傳圖對(duì)疾病診斷的價(jià)值最明顯的是當(dāng)某一基因已被定位于某染色體，但尚未被克隆時(shí)。 運(yùn)用一個(gè)或多個(gè)遺傳標(biāo)記進(jìn)行限制性片斷長(zhǎng)

13、度多態(tài)性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)連鎖分析來(lái)診斷遺傳病。 華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)A1A2A2A1限制性酶切片斷長(zhǎng)度多態(tài)性的形成華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)應(yīng)用應(yīng)用RFLP進(jìn)行臨床診斷進(jìn)行臨床診斷 華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)二、進(jìn)行基因克?。╣ene cloninggene cloning） （1）功能克隆（funfunc ctionaltional cloning cloning）：即已知基因編碼產(chǎn)物的克隆方法。將蛋白質(zhì)純化后測(cè)定其N(xiāo) 端一段氨基酸序列,根據(jù)蛋白質(zhì)密碼子編碼規(guī)律和密碼子偏愛(ài)原則,反向推算出mRNA序列,然后據(jù)此人工合成一段寡核苷酸作探針,利用同位素或其它方法標(biāo)記后篩選基因組文庫(kù)(genomic DNA genomic DNA librarylibrary),篩選陽(yáng)性克隆,并通過(guò)染色體步行(chromosome walkingchromosome walking)最終克隆目的基因。 華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)華中科技大學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué) （