醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)

醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)概論醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)定義分子水平：核酸、蛋白質(zhì)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)是分子生物學(xué)的分支，從分子水平研究人體在正常及疾病狀態(tài)下的生命活動及其規(guī)律，從分子水平開展人類疾病的預(yù)防、診斷和治療研究的一門科學(xué)。分子生物學(xué)：指在分子水平研究生命現(xiàn)象、生命本質(zhì)、生命活動及其規(guī)律科學(xué)二、醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)發(fā)展簡介

1、孕育階段（1869-1952）1869年，德國，Miescher,發(fā)現(xiàn)核素(chromatin)1928年，英國，Griffith,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象1944年，美國，Avery，肺炎雙球菌(離體實驗)1952年，Hershey&Chase,噬菌體T2的感染實驗DNA是遺傳物質(zhì)德國生化學(xué)家FriedrichMiescher美國生物學(xué)家OswaldAvery肺炎雙球菌:天然感受態(tài)細(xì)菌確認(rèn)DNA是遺傳物質(zhì)：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗,GriffithAvery，肺炎雙球菌(離體實驗)1952年，Hershey和Chase以32P標(biāo)記DNA，以35S標(biāo)記蛋白質(zhì)外鞘，證明了噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，從而進(jìn)一步證實了，DNA是具有連續(xù)性的遺傳物質(zhì)。噬菌體侵染細(xì)菌時僅DNA進(jìn)入細(xì)菌，而蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入2、創(chuàng)立階段（1953-1972）1958年，Meselson&Stahl，半保留復(fù)制1961年,Jacob&Monod，乳糖操縱子1953年，Watson&Crick,DNA雙螺旋1961-66年，Nirenberg&Crick，遺傳密碼1970年，Smith，限制性核酸內(nèi)切酶1972年，Mertz-Davis，連接酶添加標(biāo)題添加標(biāo)題添加標(biāo)題添加標(biāo)題添加標(biāo)題添加標(biāo)題重組DNA理論和技術(shù)準(zhǔn)備1953,JamesWatsonandFrancesCrick1962，NobelPrizeRosalindFranklin1970年，美國約翰·霍布金斯大學(xué)的h.smith于偶然中發(fā)現(xiàn)，流感嗜血桿菌（haemophilusinfluenzae）能迅速降解外源的噬菌體dna，其細(xì)胞提取液可降解e.colidna，但不能降解自身dna，從而找到hindⅱ限制性內(nèi)切酶。3、發(fā)展階段（1973-）1972年美國斯坦福大學(xué)的BergP等用限制性內(nèi)切酶EcoRⅠ在體外切割猴病毒SV40和λ噬菌體DNA，再用T4DNA連接酶把兩種不同來源的DNA片段連接成一個片段，完成了世界上第一個DNA體外重組。DNA重組及其它1973年Cohen等人不僅完成了體外DNA重組，而且還將這種重組DNA分子成功地轉(zhuǎn)化到大腸桿菌中，成功地進(jìn)行了第一次基因克隆。建立了質(zhì)粒－大腸桿菌這種第一個基因克隆系統(tǒng)，為利用體外重組DNA技術(shù)開展基因工程研究開辟了道路。Varmus與自己長期的合作伙伴J.

Michael

Bishop一道，共同提出了一種癌癥發(fā)生的新理論：癌癥這種疾病的產(chǎn)生是由于我們?nèi)梭w正常基因中的某些基因發(fā)生了變異的結(jié)果，這些變異或者由外來致癌因子引起，或者是因人體細(xì)胞在分裂和DNA復(fù)制過程中出現(xiàn)的差錯所致。1975年，Bishop&Varmus在Rous肉瘤病毒（RSV）中發(fā)現(xiàn)第一個癌基因V-src，獲1989年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎1976年,Kam用重組DNA技術(shù)首次成功進(jìn)行α-地中海貧血純合子（即胎兒水腫）的產(chǎn)前診斷。1977年Sanger等創(chuàng)造了雙脫氧鏈末端終止法測定DNA序列，同時美國Maxam和Gilbert發(fā)明了化學(xué)裂解法。1978年，人類基因文庫建立。1981年CechT和Altman從四膜蟲中發(fā)現(xiàn)具有催化活性RNA，稱為核酶(Ribozyme)1989年獲諾貝爾化學(xué)獎。1985年Mullis首創(chuàng)PCR。1993年獲諾貝爾獎1989年經(jīng)美國FDA和NIH批準(zhǔn)，BlaeseAnderson首次在一患嚴(yán)重復(fù)合免疫缺陷的四歲病兒進(jìn)行腺苷脫氧酶基因?qū)?，?biāo)志人類基因治療的開始。1990年，美國啟動人類基因組計劃中國：人、雞、水稻、表皮葡萄球菌、痢疾桿菌、賴氏鉤端螺旋體2000年，后基因組計劃（蛋白質(zhì)組計劃）三、醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)研究領(lǐng)域1、人體發(fā)育調(diào)控和功能調(diào)控?發(fā)育、分化與衰老

?細(xì)胞增殖

?神經(jīng)內(nèi)分泌和免疫調(diào)控2、基因與疾病?基因診斷

?基因治療

3、生物工程與生物制藥?基因工程

?轉(zhuǎn)基因動/植物4、預(yù)防醫(yī)學(xué)?疫苗：基因工程疫苗、DNA疫苗?環(huán)境監(jiān)測與凈化醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)研究的基本技術(shù)核酸基本操作基因文庫構(gòu)建及基因篩選DNA/cDNA文庫基因表達(dá)文庫核酸雜交篩選免疫篩選基因獲取及克隆RT/PCR基因合成定向克隆A-T克隆基因鑒定Southern/Northern雜交測序多態(tài)性/變異分析（SSCP、RFLP、SNP等）基因功能研究基因敲除轉(zhuǎn)基因動物反義/反基因技術(shù)SiRNA酵母單/雙/三雜交基因芯片定點突變蛋白基本操作蛋白表達(dá)：原核系統(tǒng)（大腸桿菌、枯草桿菌）酵母桿狀病毒哺乳動物細(xì)胞蛋白純化：層析（排阻/離子交換/親和）高壓液相毛細(xì)管電泳蛋白鑒定：二維電泳W(wǎng)estern-blot蛋白晶體X光衍射質(zhì)譜分析蛋白芯片基因基因是遺傳的基本單位基因(Gene)#2022結(jié)構(gòu)基因基因中編碼RNA或蛋白質(zhì)的DNA序列原核生物:連續(xù)真核生物:斷裂;外顯子+內(nèi)含子;RNA剪接,GT-AG法則一個結(jié)構(gòu)基因，其5→3鏈為編碼鏈(codingstrand)，可編碼氨基酸，3→5鏈為反編碼鏈，其堿基順序與編碼鏈互補(bǔ)，是mRNA合成的模板。原核生物的基因是一個連續(xù)編碼的DNA分子的一個片段。真核生物包括人類基因，DNA順序包括編碼順序和非編碼順序兩部分。編碼順序在DNA分子中是不連續(xù)的，被非編碼順序隔開，形成鑲嵌排列的斷裂形式，因此稱為斷裂基因。真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基因中含有的編碼順序，稱為外顯子(exon)。兩個外顯子之間的順序無編碼功能，稱為內(nèi)含子(intron)。不同結(jié)構(gòu)基因所含內(nèi)含子數(shù)目和大小也不同。在每個外顯子和內(nèi)含子的接頭區(qū)存在高度保守的一致順序，稱為外顯子-內(nèi)含子接頭，即在每個內(nèi)含子的5端開始的兩個核苷酸為GT，3端末尾是AG，這種接頭形式即為通常所稱的GT-AG法則。一般來說，真核生物的結(jié)構(gòu)基因多為斷裂基因，斷裂基因中內(nèi)含子和外顯子的關(guān)系并非是固定不變的。有時可以見到這樣的情況：在同一條DNA分子上的某一段DNA順序，在作為編碼某一條多肽鏈基因時是外顯子，但作為編碼另一條多肽鏈基因時是內(nèi)含子，結(jié)果造成同一段DNA順序(或結(jié)構(gòu)基因區(qū)域的DNA順序)可以轉(zhuǎn)錄兩條或兩條以上的mRNA鏈，此為真核生物基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá)的重要特點。調(diào)控序列原核生物:啟動子,終止子,操縱子真核生物—順式作用元件:啟動子和上游啟動子元件增強(qiáng)子Ploy(A)加尾信號每個斷裂基因中第一外顯子和最末一個外顯子的外側(cè)都有一段不被轉(zhuǎn)錄的非編碼區(qū)，稱為側(cè)翼序列，其上有一系列調(diào)控順序，對基因的有效表達(dá)起著調(diào)控作用。這些結(jié)構(gòu)包括啟動子、增強(qiáng)子和終止子等。順式作用元件（Cis-actingelement）與結(jié)構(gòu)基因相串聯(lián)的特定DNA順序，能夠基因調(diào)控蛋白特異性識別和結(jié)合，與基因表達(dá)調(diào)控相關(guān)。根據(jù)這些順式作用元件的位置、轉(zhuǎn)錄激活中的作用及發(fā)揮作用的方式，可將這些順式作用元件區(qū)分為啟動子、上游啟動子元件、增強(qiáng)子和沉寂子、加尾信號、反應(yīng)元件。啟動子DNA鏈上被RNA聚合酶識別、結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的部位，位于被轉(zhuǎn)錄基因的5’端上游-100～-200bp，有方向性。0102TATA盒：轉(zhuǎn)錄起始點上游-25～-30bp核心序列TATA（A/T）A（A/T）轉(zhuǎn)錄因子TFⅡD的結(jié)合位點，啟動轉(zhuǎn)錄上游啟動子元件CAAT盒：-70～-80bp保守序列GGNCAATCT，N=C或T轉(zhuǎn)錄因子CTF的結(jié)合位點，決定啟動子啟動轉(zhuǎn)錄的效率GC盒：-35bp富含GC的序列GGCGG與轉(zhuǎn)錄因子Sp1結(jié)合，增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率啟動子結(jié)構(gòu)增強(qiáng)子是位于真核基因中遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點，能明顯增加啟動子轉(zhuǎn)錄效率的特殊DNA序列。它可位于被增強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄基因的上游或下游，也可以相距靶基因較遠(yuǎn)。PARTONE增強(qiáng)子作用特點：增強(qiáng)子可極大地提高目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄效率，增加幅度可達(dá)上百倍甚至上千倍。遠(yuǎn)距離（3kb或更遠(yuǎn)）影響啟動的轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件，必須先與蛋白質(zhì)因子結(jié)合，才能發(fā)揮增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用。增強(qiáng)子作用對方向和定位沒有依賴性。增強(qiáng)子一般具有組織特異性或細(xì)胞特異性。沉寂子在真核基因中，和起正調(diào)控作用的增強(qiáng)子相對應(yīng)的是起負(fù)調(diào)控作用的靜息子。它所具有的特性與增強(qiáng)子類似，即靜息子的功能不受定位和方向的限制。PARTONE反應(yīng)元件01能與激活后的信息分子受體結(jié)合的特異DNA序列，能介導(dǎo)基因?qū)?xì)胞外的某種信號產(chǎn)生反應(yīng)，通常位于啟動子附近和增強(qiáng)子內(nèi)HSE（HeatShockResponseElement）熱休克反應(yīng)元件GRE(GlucocorticoidResponseElement)糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件02加尾信號單擊此處添加小標(biāo)題結(jié)構(gòu)基因最后一個外顯子的AATAAA序列及下游的一段GT豐富區(qū)或T豐富區(qū)單擊此處添加小標(biāo)題AATAAA單擊此處添加小標(biāo)題GT豐富區(qū)單擊此處添加小標(biāo)題AATAAA單擊此處添加小標(biāo)題AAAAAAAAAAAAAAAA單擊