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后基因组时代病原微生物诊断新技术
微生物基因组研究和进展深深促进临床微生物实验室诊断新技术的发展.包括核酸杂交、核酸体外扩增和基因芯片等临床诊断新技术给临床实验室感染诊断带来一片光明.
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基因组研究与预防医学
生命科学进入到后基因组时代作为21世纪生命科学发展的主要特征,几乎已成科学界的共识。人类基因组、模式生物基因组和病原微生物基因组的研究进展在世纪之交形成飞跃之势,深刻地影响着医学的发展和走向。那么,基因组研究对预防医学将会产生什么影响呢? 1.基因组预防医学将逐渐成为主流医学。也许在21世纪晚些时候,许多人将拥有个人的基因组图(包括序列图、基因图、遗传图、转录图、基因和信息相互作用图)。医生会把基因组图所提供的全套生命信息与当时当地的环境、社会、心理状况结合起来,做出综合评估,以保障每个人做到无病时预防,有病时有针对性地、有效地治疗。基因组图信息还可用于医药咨询、社区医疗和保健、电子医疗和远程医疗,促进预防医学基因组信息产业的建立和发展。 2.环境基因组学。人的健康和疾病状态,归根结底是机体与环境相互作用的结果。机体与环境(自然环境和社会环境)相互作用的关键性靶是基因组。不论环境因素是生物的、化学的、物理的抑或精神的,总是要通过一定的作用通路与特定的基因网络发生作用,进行动态的再平衡,如果平衡被打乱,则有可能诱发不良后果。因此,环境基因组学的兴起将会给人们一个新的视角,更新人们传统的研究环境对人体作用的思维模式和工作方法。在目前,国际上已经采用DNA芯片技术进行环境基因组学的研究,并已形成热门分支学科。3.毒理基因组学。这是近2~3年来开拓出来的新领域,它以DNA微阵列为工具,以鉴定已知的和未知的毒物的作用机理为目的,对毒理学中的一些关键问题,如毒作用模式,剂量反应关系,化合物相关作用,化学混合物有害性的鉴定,人暴露剂量的推算及危险度评估等的解析将会产生重要影响。近来已有文献报道某些增塑剂、除锈剂、工业溶剂和过氧化物酶体增生剂诱导啮齿动物肝增生后,改变与生长控制有关的基因谱,对于在基因组大背景下了解毒物的作用机理提供了新的途径。
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TraSH技术可确定微生物基因组间功能差异
转座子定点杂交技术(transposon site hybridization,TraSH)是科技进步需要的产物,是近几年来通过对转座子研究的不断深入建立起来的一整套成熟技术.
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蛋白质组学在病原微生物基因功能研究中的应用
病原微生物,尤其是新病原微生物的出现及一些病原微生物的抗药性,使感染性疾病成为危害人类健康的大敌.目前已完成302个(不包括病毒)微生物基因组测序,还有573个重要微生物基因组在测序中,而病原微生物基因组的研究是全基因组测序的重要组成部分,多种重要病原微生物包括流感嗜血杆菌(Hemophilus influenzae)、幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)、结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、麻风分枝杆菌(Mycobacterium leprae)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)等全基因组序列的公布,极大促进了病原微生物的致病机制及其基因功能的研究,这些DNA序列的信息为进一步研究蛋白质组奠定了良好的基础,目前已建立了很多病原微生物的蛋白质组学数据库.蛋白质组学及比较蛋白质组学主要通过基因组测序信息鉴定菌株中的独特性蛋白质,获得表型水平上菌株差异的相关信息,并对特定的细胞组分进行分析[1].
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痢疾杆菌基因组遗传密码被破译
据健康报2000年12月26日报道,我国科学家经过顽强拼搏,在世界上率先完成了福氏2A痢疾杆菌完整基因组的测定和分析,这标志着我国微生物基因组研究水平进入了国际先进行列。这是我国第一个向国际公布的微生物基因组研究项目,也是当前我国完成的第一个大生物体完整基因组序列测定,由465万多个碱基对组成,其长度位居目前国际上已经完成的微生物基因组的前列。据介绍,痢疾是我国的第一大传染病,每年临床分离的痢疾杆菌菌株多数对抗生素耐药,给临床治疗带来很大困难。痢疾等传染病之所以反复流行,主要在于微生物病原体基因的不断变异,因此痢疾杆菌基因组的研究具有十分重要的意义,可以为痢疾的诊断、预防和治疗提供分子基础和手段。
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利用微生物基因组开发新型抗生素
20世纪医药界大成就之一是发现抗生素控制传染病,但是细菌很快对它产生了耐药性。例如1943年开始工业化生产青霉素,但是1947年就报道了耐药菌株。随后世界上不少机构开始监测耐药性的传播。1998年英国发现链球菌菌血患者中30%是由耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌所致,1994年的比例仅为2%;美国1979,1987年仅0.2%的肺炎球菌耐青霉素,1994年上升至6.6%(www.fda.gov/fdac/features/795-antibio.html)。80年代末90年代初发现耐万古霉素肠球菌,1997年分离到耐万古霉素金黄色葡萄球菌。更严重的是出现了同时耐多种药物的菌株。1968年引起危地马拉12 500人死于腹泻的致病菌所含质粒可耐4种药物。筛选抗生素是通过负选择,但是产生耐药却是正选择,耐药菌株在种群中扩散迅速,运动元件水平转移(horizontal mobile element, HME)在种内和种间都可发生,耐药机制也日趋复杂。
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我国绘制出首张微生物基因组“完成图”
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微生物基因组与药靶研究
微生物基因组研究及其相关的技术平台发展迅速,为发现新的药靶和研制新型抗微生物药物提供了有利条件.除了毒力因子、保守基因外,其他一些分子也可成为潜在的药靶.基因功能研究为发现潜在的药靶提供了可能,也是药靶研究中的主要难点之一.现在已有了对候选药靶进行识别和有效性评估的系统,但还有待于进一步完善.
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细菌的耐药性和生物武器的防御
抗生素在人类同疾病斗争中发挥重要作用,其作用机制是它作用于微生物的某一代谢环节。抗菌药物的长期使用使得细菌耐药性不断出现,细菌某些基因突变是产生耐药性的主要原因。本文还介绍了生物武器防御问题,重点效应在利用微生物基因组研究成果上。
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美国微生物学会会讯摘要
1.近来对于微生物基因组中的功能性研究,已提到议事日程上.如对梅毒螺旋体基因组分析,推测共有1 030个开放阅读框架(ORF).将每一个ORF均转入噬菌体M13建成噬菌体展示库,使相应蛋白表达,从而可研究患者血清与该蛋白间的相互作用.又例如,发现结核分枝杆菌在培养基中与在感染巨噬细胞中,基因组的能量代谢途径有显著不同.在细胞中表达的一些基因原被视为"看家"基因,可具有毒力作用.因此,微生物基因组研究与微生物学间已出现了再次"联合"的阶段.
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微生物基因组会议介绍
2001年1月28~31日在美国加州Morterey市由美国微生物学会及基因组研究所(TIGR)联合召开了微生物基因组会议.到会代表约350人,来自美、德、英、瑞典、以色列、俄罗斯、斯洛伐克、法国、加拿大、巴西、荷兰、奥地利、比利时、澳大利亚、日本、韩国、丹麦、墨西哥、新西兰、泰国及我国大陆和台湾共22个国家和地区,可见对这一领域的重视程度.会议不分组,口头报告全部以大会方式进行.主要分为以下4个主题:基因组项目;比较基因组与进化;功能基因组与相关技术;生物信息等.同时有85份墙报展示.
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病原微生物结构与功能基因组研究现状
微生物基因组研究作为一类模式生物的基因组研究,其成果不仅可供人类基因组借鉴,还将在感染性疾病的诊断、治疗、预防等方面开创全新的理论及应用领域.自1995年首次完成了嗜血流感杆菌全基因组测序以来,至2001年12月已对病原性细菌、衣原体、支原体等完成了60余种(株)全基因组核苷酸序列测定,部分结果见表1.预计2002年将会完成200株(种)微生物基因组测序及诠释(annotation).已完成测序的微生物基因组中约有50%为新基因.
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微生物基因组上药物作用靶位的识别
在基因组时代,开发抗微生物的新药离不开基因组研究,基因组测序和生物信息学的迅猛发展使得微生物基因组上药物作用靶位的识别成为可能,并将使得细菌、真菌和寄生虫等对抗生素的耐药性成为过去.本文综述了应用基因组信息技术识别微生物基因组上药物作用靶位的方法和进展.
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微生物基因组研究进展
微生物基因组研究与人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)是相得益彰的.由于微生物基因组相对较小,易于操作,它的研究往往先行一步,起到基因组研究中"先行官"的作用.早在人类基因组计划启动之前,Frank A等人(1980)就完成了花叶病毒基因组(8024 bp)的测序;Arrand JR等人(1981)完成了EB病毒的全基因组测序(172281 bp);Dunn JJ等人(1983)完成了T7噬菌体的基因组(39937 bp)测序;Peeters BP等人(1985)完成了大肠杆菌丝状噬菌体Ike的基因组(6883 bp)测序.在微生物基因组研究方面所取得的理论和技术进展,为人类基因组计划提供了极有益的借鉴.微生物基因组研究和人类基因组计划所用的策略是基本一致的.作为模式生物的微生物基因组(如大肠杆菌和酵母菌基因组)的研究本身就是人类基因组计划的研究内容.
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基于微生物基因组序列开发疫苗的研究进展与分析
疫苗的问世,使得许多危害人类健康的疾病得到了控制,对全世界人类预防和治疗疾病方面发挥了不可磨灭的作用,而一些特殊的病原体所引起的人类疾病的危害性是极大的,但采用传统的方法根本无法制备其安全有效的疫苗.直到20世纪末,微生物全基因组测序、生物信息学分析、蛋白质组学和DNA芯片技术的发展为疫苗研究领域带来了前所未有的变革.基于微生物基因组序列开发疫苗的新方法应运而生,为采用传统方法无法取得成功的疫苗的制备带来了光明.本文从基于微生物基因组序列开发疫苗的可行性、原理、实验方法以及应用等方面进行了综述.