破译生命之书.ppt

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1、破译生命之书现在学习的是第1页，共35页 领导1号染色体测序项目的西蒙格雷戈里博士说：“我们正迈入下一阶段，那就是弄清楚基因的作用以及如何相互影响。”格雷戈里认为，揭开1号染色体的神秘面纱将有助于人们了解造成人类基因多样化的进程。基因医学将进入黄金时代人类基因研究所获得的数据就像一座巨大的金矿。它将促进生物学的不同领域如神经生物学、细胞生物学、发育生物学等的发展。人们从中更可以发掘出诊断和治疗5000多种遗传疾病以及恶性肿瘤、心血管疾病和其他严重疾患的方法，阻止甚至扭转一些疾病的遗传。现在学习的是第2页，共35页 其中，超过350种疾病被认为与1号染色体上的基因出现问题有关，包括癌症、帕金森氏

2、症、老年痴呆症、孤独症和智障等。格雷戈里说：“公布人类最后也是最大一个染色体的测序为人类基因组计划画上了句号，标志着建立在人类基因测序基础上的生物学和医学研究掀起高潮。”科学家预言，在人类基因组计划完成后的10至20年内，基因医学将进入黄金时代。现在学习的是第3页，共35页 150名科学家合作历时10年完成人类1号染色体测序 美国和英国科学家2006年5月18日在英国自然杂志网络版上发表了人类最后一个染色体1号染色体的基因测序，解读人体基因密码的“生命之书”宣告完成。现在学习的是第4页，共35页 科学家们认为，成功破译1号染色体将为研究和治疗癌症、帕金森氏症和老年痴呆症等350余种疾病提供指引

3、。覆盖人类基因组99.99%在人体全部22对常染色体中，1号染色体包含基因数量最多，块头最大。其基因数目多达3141个，是平均水平的两倍，共有超过2.23亿个碱基对，破译难度也最大。现在学习的是第5页，共35页1999年12月1日，科学家首次完成人类第22号染色体的基因测序。2000年5月8日，人类第21号染色体完成测序，并发现先天愚型、老年性痴呆、癫痫等神经系统疾病相关的基因均分布在这一染色体上。2001年12月20日，人类第20号染色体宣告“破译”，这是被“破译”的第一对具有典型长短臂结构的人类染色体，为糖尿病、肥胖症、小儿湿疹等疾病的治疗找到了新方法。2003年1月1日，人类第14号染色

4、体宣告完成测序。2003年6月19日，科学家完成了对人类Y染色体的基因测序。这一成果增进了人们对男性不育症的了解。2003年7月10日，第7号染色体基因测序完成。这将有助于研究孤独症、耳聋、白血病等多种癌症。2004年4月1日，英国和美国科学家分别破译了人类第13和第19号染色体的遗传密码。2004年10月23日，英国科学家经过8年努力，破译了人类第6号染色体的遗传密码。这一染色体上的基因在器官移植配型方面具有重要意义。2004年12月22日，科学家完成人类第16号染色体的基因测序工作。2005年3月17日，英国科学家破译出人类X染色体上的基因，这一染色体上99.9基因的测序完成为人类X染色体

5、的起源作出了解释。现在学习的是第6页，共35页2005年4月6日，科学家们完成了对人类第2和第4号染色体的测序码分析工作。2005年9月2日，科学家公布了18号染色体结果，尽管18号染色体的基因密度低，但是它所有哺乳动物进化上保守的非编码蛋白区域所占比例与整个基因组范围的平均值相接近。2006年2月7日，中国科学家绘制出更细致、更系统的“中国版”21号染色体差异图谱。2006年3月16日，人类基因组测序中心公布了了人类第12号染色体的分析结果，在12号染色体上发现了若干在特定类型的癌症、运动失调症、以及还可能包括“阿尔茨海默氏症”在内的疾病中发生突变的基因 2006年3月23日，科学家公布了1

6、1号染色体测序及分析结果，11号染色体虽然长度并不是特别长，但由于其上众多的疾病相关基因而成为了最重要的染色体之一。现在学习的是第7页，共35页 人类1号染色体的分析结果。该染色体尽管是最后一个发表的，它是人类染色体中最大的一个，基因密集，共有3141个基因和991个假基因。科学家在破译1号染色体的过程中，至少发现了1000种新基因。“自然出版集团”将于2006年6月1日出版22个常染色体、加上X和Y两个性染色体的已完成序列的合集，Chromosome 1现在学习的是第8页，共35页 超过350种疾病被认为与1号染色体上的基因出现问题有关，包括癌症、帕金森氏症、老年痴呆症、孤独症和智障等。现在

7、学习的是第9页，共35页Chromosome 2 第2号染色体是人类第二大染色体，它含有的基因能编码人体最大蛋白质由33万多个氨基酸组成的激酶；第4号染色体可能包含与亨廷顿氏病、多囊肾、肌肉萎缩症、沃夫贺许宏氏症（一种因4号染色体短臂缺失导致的先天智障）等罕见疾病相关的基因。这两条染色体因而成为科学家长期以来关注的对象。现在学习的是第10页，共35页Chromosome 3 测序覆盖了人类测序覆盖了人类3号染色体号染色体99.99%的的常染色质部分，准确度高达常染色质部分，准确度高达99.99%。从。从中找到了中找到了1585个基因位点，其中有个基因位点，其中有8个新个新基因，基因，27个新转

8、录因子，个新转录因子，3个假设基因，个假设基因，以及以及122个假基因。个假基因。现在学习的是第11页，共35页3号染色体是目前已知的最大的人类染色体之一，占整个人类基因组的十五分之一，共有1.99亿个核苷酸。这个染色体片段具有许多重要的特征：只有4个重叠群（contigs)，其中之一就是目前已完成测序的生物基因组中最长的连续核苷酸序列。3号染色体是目前已知基因组大片段扩增（segmental duplication，即基因组的某个完整的大片段向另一个区域的扩增性转移，是人类基因组进化的重要特点）发生率最低的染色体。3号染色体在单个染色体水平发现的蛋白质编码基因最多已发现近1600个蛋白质编码

9、基因，其中包括许多重要的chemokine受体基因（chemokine receptor gene）簇，复合人类癌症基因，比如FHIT。这一工作的完成据国际合作小组发表的新闻公报称是人类3号染色体的完成是国际合作的典范。美国贝勒医学院人类基因组中心主任理查德博士表示“人类3号染色体高质量的序列和精确的注释，是多年来国际携手合作的结晶。”同时通过比对黑猩猩和恒河猴（rhesus macaque），研究人员也对从Ponginae到Homininae的一个大型臂间倒位（pericentric inversion）进行了定义，从而加速了对倒置进化的了解 现在学习的是第12页，共35页Chromosom

10、e 4 Here we present approximately 237 million base pairs of sequence for chromosome 2,and 186 million base pairs for chromosome 4,representing more than 99.6%of their euchromatic sequences.Our initial analyses have identified 1,346 protein-coding genes and 1,239 pseudogenes on chromosome 2,and 796 p

11、rotein-coding genes and 778 pseudogenes on chromosome 4.现在学习的是第13页，共35页 第4号染色体由186亿个碱基对组成，包括796个负责编码蛋白质的基因。在对第4号染色体的分析中，科学家发现了人类基因组上最大的“基因沙漠”，也就是不负责编码任何蛋白质的大片DNA序列。科学家猜测，虽然这些DNA序列不产生蛋白质，但它并非没有意义，而可能对人类生理有重要作用。此前对鸟类和其他哺乳动物的基因组分析中都也发现了类似现象，因此这可能是生命进化中的“保留地”，科学家还将深入分析其功能。现在学习的是第14页，共35页Chromosome 5This

12、 panel of human YAC transgenics,propagating a 1-Mb interval of chromosome 5q31 containing 6 cytokine genes and 17 partially characterized genes8,was screened for quantitative changes in several asthma-associated phenotypes.Multiple independent transgenic lines with altered IgE response to antigen tr

13、eatment shared a 180-kb region containing 5 genes,including those encoding human interleukin 4(IL4)and interleukin 13(IL13),which induce IgE class switching in B cells9.Further analysis of these mice and mice transgenic for mouse Il4 and Il13 demonstrated that moderate changes in Il4 and Il13 expres

14、sion affect asthma-associated phenotypes in vivo.This functional screen of large-insert transgenics enabled us to identify genes that influence the QTL phenotype in vivo.现在学习的是第15页，共35页Chromosome 6 对六号染色体超过1.66亿个碱基对进行测序，发现2190个基因；The entire sequence has been subjected to high-quality manual annotati

15、on,resulting in the evidence-supported identification of 1,557 genes and 633 pseudogenes.现在学习的是第16页，共35页Chromosome 7 对七号染色体上约1.53亿个碱基对进行测序，发现了1150个基因，测序精度超过99.99%；Our initial analyses have identified 1,150 protein-coding genes,605 of which have been confirmed by complementary DNA sequences,and an ad

16、ditional 941 pseudogenes.现在学习的是第17页，共35页Chromosome 8 This work describes a finished sequence and gene catalogue for the chromosome,which represents just over 5%of the euchromatic human genome.A unique feature of the chromosome is a vast region of 15 megabases on distal 8p that appears to have a stri

17、kingly high mutation rate,which has accelerated in the hominids relative to other sequenced mammals.现在学习的是第18页，共35页Chromosome 9 The finished euchromatic sequence of chromosome 9 comprises 109,044,351 base pairs and represents 99.6%of the region.Analysis of the sequence reveals many intra-and interch

18、romosomal duplications,including segmental duplications adjacent to both the centromere and the large heterochromatic block.We have annotated 1,149 genes,including genes implicated in male-to-female sex reversal,cancer and neurodegenerative disease,and 426 pseudogenes.现在学习的是第19页，共35页Chromosome 10 Th

19、e finished sequence of human chromosome 10 comprises a total of 131,666,441 base pairs.It represents 99.4%of the euchromatic DNA and includes one megabase of heterochromatic sequence within the pericentromeric region of the short and long arm of the chromosome.Sequence annotation revealed 1,357 gene

20、s,of which 816 are protein coding,and 430 are pseudogenes.现在学习的是第20页，共35页Chromosome 11 人类十一号染色体，虽然其貌不扬（大小、体积都平均规模），却是富疾病基因染色体。初步基因注解显示其基因密度为11.6/MB，包括用新方法发现的1524个编码蛋白基因和765个人类假基因（一种核苷酸序列同其相应的正常功能基因基本相同,但却不能合成出功能蛋白质的失活基因）。现在学习的是第21页，共35页现在学习的是第22页，共35页 人类十一号染色体，1/4的编码蛋白基因与其它基因重复。在人类856个含嗅觉感受基因中，40%以上

21、分布于11号染色体的28个单、多聚基因家族中。目前有171个疾病归因于11号染色体，但包括许多涉及孟德尔遗传、癌症和感染地点在内的86个疾病的潜在分子基础还不清楚。能提供给科学家极度价值信息的接近一亿三千四百万碱基对在11号染色体上显示99.8%的序列覆盖率，它们为科学家们了解疾病的遗传基础和其它生命现象提供了坚实的基础。现在学习的是第23页，共35页Chromosome 13 Chromosome 13 is the largest acrocentric human chromosome.It carries genes involved in cancer including the b

22、reast cancer type 2(BRCA2)and retinoblastoma(RB1)genes,is frequently rearranged in B-cell chronic lymphocytic leukaemia,and contains the DAOA locus associated with bipolar disorder and schizophrenia.We describe completion and analysis of 95.5 megabases(Mb)of sequence from chromosome 13,which contain

23、s 633 genes and 296 pseudogenes.现在学习的是第24页，共35页Chromosome 14 科学家完成了第十四号染色体上8000多万个碱基对测序和所有基因破译，共发现大约1000个基因，准确率达99.99%We report the construction of a tiling path of around 650 clones covering more than 99%of human chromosome 14.现在学习的是第25页，共35页Chromosome 16 人类第16号染色体上有880个基因，共约7880万个碱基对，其中包含了与乳腺癌、前列腺

24、癌、非特异性炎性肠疾病以及成年型多囊肾病相关的多个基因。现在学习的是第26页，共35页 参与这项研究的美国布罗德研究所、英国韦尔科姆基金会等机构的专家，在最新一期自然杂志上撰文说，人类第17号染色体由大约8100万个碱基对构成，包含1500多个基因，其基因密度之高在所有人类染色体中列第二位。第17号染色体有许多与疾病相关的基因，比如乳腺癌基因、神经纤维瘤基因、遗传性神经紊乱基因等。在该染色体上，大段编码重复的现象也很显著。Chromosome 17现在学习的是第27页，共35页 17号染色体尤其包括多种与疾病有关的基因例如确定出的第一个乳腺癌基因BRCA1、神经纤维瘤基因NF1、与修复DNA损

25、伤有关的TP53基因、SMS（Smith-Magenis综合症）和CMT1A（最常见的遗传性神经疾病类型的相关基因）。现在学习的是第28页，共35页Chromosome 19Chromosome 19 has the highest gene density of all human chromosomes,more than double the genome-wide average.The large clustered gene families,corresponding high G+C content,CpG islands and density of repetitive D

26、NA indicate a chromosome rich in biological and evolutionary significance.Here we describe 55.8 million base pairs of highly accurate finished sequence representing 99.9%of the euchromatin portion of the chromosome.Manual curation of gene loci reveals 1,461 protein-coding genes and 321 pseudogenes.现

27、在学习的是第29页，共35页Chromosome 20 人类第20对染色体，科学家共破译了6000万个遗传密码，发现了720个基因，其中包括与糖尿病、肥胖症和变种克雅氏病等疾病有关的基因。此外，科 学家还发现，有37%的人在这一染色体中有多余的垃圾DNA，同时也可能有未知功能的特殊基因。这项研究将有助于人类从基因层次上了解糖尿病、肥胖症和变种克雅氏病等疾病的发病机理，对推动医学进步具有重要意义。现在学习的是第30页，共35页 The finished sequence of human chromosome 20 comprises 59,187,298 base pairs(bp)and r

28、epresents 99.4%of the euchromatic DNA.A single contig of 26 megabases(Mb)spans the entire short arm,and five contigs separated by gaps totalling 320 kb span the long arm of this metacentric chromosome.An additional 234,339 bp of sequence has been determined within the pericentromeric region of the l

29、ong arm.We annotated 727 genes and 168 pseudogenes in the sequence.现在学习的是第31页，共35页Chromosome 21 Chromosome 21 is the smallest human autosome.An extra copy of chromosome 21 causes Down syndrome,the most frequent genetic cause of significant mental retardation,which affects up to 1 in 700 live births.

30、Analysis of the chromosome revealed 127 known genes,98 predicted genes and 59 pseudogenes.现在学习的是第32页，共35页Chromosome 22 The sequence obtained consists of 12 contiguous segments spanning 33.4 megabases,contains at least 545 genes and 134 pseudogenes,现在学习的是第33页，共35页Chromosome X X染色体上有1098个蛋白质编码基因-有趣的是，

31、这1098个基因中只有54个在对应的Y染色体上有相应功能的等位基因，而且Y染色体比X染色体小得多。在2003年6月完成的详细分析研究报告中指出Y染色体上仅有大约78个基因，Y染色体甚至被戏称为X染色体的“错误版本”。更有趣的是X染色体中大约有10%的基因属于一个神秘的称为“cancer-testis antigens”抗原家族-这些通常只在睾丸中表达的抗原在某些癌症中也会表达，因此有可能成为免疫治疗的靶子-特别是女性癌症患者。现在学习的是第34页，共35页 在2003年6月完成的详细分析研究报告中指出Y染色体上仅有大约78个基因，Y染色体内部存在一些“回文结构”，有修复基因的作用。Y染色体甚至被戏称为X染色体的“错误版本”。更有趣的是X染色体中大约有10%的基因属于一个神秘的称为“cancer-testis antigens”抗原家族-这些通常只在睾丸中表达的抗原在某些癌症中也会表达，因此有可能成为免疫治疗的靶子-特别是女性癌症患者。Chromosome Y现在学习的是第35页，共35页