基因組測(cè)序流程介紹

1、1基因組測(cè)序流程介紹中科院計(jì)算所生物信息學(xué)研究組華大曙光生物信息學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室2001/10/072第一部分：基礎(chǔ)知識(shí)31。細(xì)胞的結(jié)構(gòu)（真核和原核）42。細(xì)胞核中的染色體53。染色體DNA相關(guān)蛋白質(zhì)64。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)75。堿基互補(bǔ)：A/T C/G86。DNA復(fù)制97。什么是基因組？n任何一條染色體上都帶有許多基因，一條高等生物的染色體上可能帶有成千上萬(wàn)個(gè)基因，一個(gè)細(xì)胞中的全部基因序列及其間隔序列統(tǒng)稱為genomes（基因組）。 108。什么是基因？nDNA上具有特定功能的一個(gè)片斷，負(fù)責(zé)一種特定性狀的表達(dá)。一般來(lái)講，一個(gè)基因只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)。119。DNA RNA與蛋白質(zhì)nDNA:兩條互補(bǔ)鏈

2、。由ATCG四個(gè)字母（堿基）形成的字符串。nRNA:單鏈結(jié)構(gòu)。由AUCG四個(gè)字母（堿基）形成的字符串。n蛋白質(zhì):一條或多條肽鏈。每個(gè)肽鏈?zhǔn)怯?0種氨基酸形成的長(zhǎng)鏈，即20個(gè)字母（氨基酸）形成的字符串。n翻譯：每3個(gè)堿基翻譯成一個(gè)氨基酸。1210。DNA上的基因1311。什么是電泳？n在凝膠一端小槽中放入熒光標(biāo)記的DNA片斷，兩端加電壓，短DNA片斷跑得快，長(zhǎng)DNA片斷跑得慢。n測(cè)序時(shí)需要區(qū)分長(zhǎng)度只差一個(gè)堿基的片斷1412。什么是PCR?nDNA體外擴(kuò)增方法的一種，能夠?qū)⒑苌俚脑嚇樱ū热缰挥凶锓傅囊坏窝?，擴(kuò)增成完全相同的無(wú)數(shù)拷貝。n每PCR一輪，擴(kuò)增兩倍 1-2-4-8-1615第二部分：測(cè)序

3、流程161。什么是測(cè)序？n確定一條染色體片斷上的堿基順序。nSanger法：n在PCR時(shí)加入熒光標(biāo)記的復(fù)制終止劑，比如ddA,ddT,ddC,ddG（相應(yīng)于4種堿基）nddX的兩個(gè)作用：n可以當(dāng)作正常堿基參與復(fù)制n一旦鏈入DNA中，其后就不能再繼續(xù)連接n電泳n誰(shuí)終止，堿基就是誰(shuí)n此方法獲1974年的Nobel獎(jiǎng)17Sanger第一步：加入復(fù)制終止劑熒光檢測(cè)探頭電泳，看誰(shuí)跑得快18Sanger第二步：熒光檢測(cè)19Shotgun測(cè)序nDNA的提取和純化n載體預(yù)備：和DNA片斷結(jié)合，從而能夠在細(xì)菌中擴(kuò)增。nDNA片段的制備：將DNA用超聲波切成能夠測(cè)序的小片斷n轉(zhuǎn)化培養(yǎng)：小片斷和載體結(jié)合，植入細(xì)菌中

4、進(jìn)行擴(kuò)增。n提質(zhì)粒：從細(xì)菌中提取出繁殖好的質(zhì)粒n電泳檢測(cè)：檢測(cè)質(zhì)量的好壞n測(cè)序：上測(cè)序儀測(cè)序20全自動(dòng)的測(cè)序儀器：MegaBace21DNA整體切成小段小段和載體結(jié)合結(jié)合后進(jìn)行測(cè)序22Shotgun測(cè)序（2）23還沒(méi)有完！拼接！n因?yàn)檎麄€(gè)基因組太長(zhǎng)（上M),而每次只能測(cè)得一個(gè)500的小片斷(read)n問(wèn)題：如何根據(jù)read恢復(fù)原始順序？n類比：10本圣經(jīng)，都從隨機(jī)點(diǎn)起始剪成500個(gè)字母左右的小紙條，問(wèn)：給你這么一堆小紙條，你能讀出圣經(jīng)來(lái)嗎？n轉(zhuǎn)成圖論問(wèn)題：Hamilton和Euler路徑n但是都會(huì)拼錯(cuò)！24Shotgun法序列拼接25拼接錯(cuò)誤：Repeat的存在26我們能干什么？n測(cè)序之前全是生物學(xué)問(wèn)題。n測(cè)序之后就全形式化是計(jì)算機(jī)問(wèn)題。n天然的形式化：ATCGn核心問(wèn)題：n字符串比對(duì)：兩個(gè)字符串的距離n拼接問(wèn)題