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从全基因组规模的基因表达水平来评估个体的健康状态
按照分子生物学"中心法则"的基本内容,生物信息从DNA到RNA再到蛋白质;蛋白质是生命现象的终体现形式.因此研究生命现象,特别是寻找疾病相关的分子标记物,理论上利用蛋白组学的理论和方法来寻找的分子标记物是能贴近解释生命现象的理想标记物.由于目前基于蛋白组学的研究相对于基因组学的研究在技术方法上还明显滞后.例如蛋白组学中常用的二维电泳法,在高分辨率的时候也只能有效分离2000到3000种蛋白质,而在此基础上开展寻找蛋白表达差异的分辨率就比较低.人类基因组计划完成后,依据人类基因组序列特征已经预测到人类基因组有约3万个基因,一张基因芯片能够全部承载所有的基因序列信息,从而能够实现通过一次基因芯片实验检测人的全部基因mRNA的表达情况.
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双向电泳技术在蛋白质组研究中的应用
随着人类基因组计划完成日期的不断提前, 基因组全序列的测定也已经接近尾声.在基因组时代, 许多DNA序列信息让我们对其相关基因组的结构和功能有了一定的了解.然而DNA序列信息不是万能的,它不能预测[1]: 1)基因表达产物是否或何时被翻译; 2)基因产物的相应含量;3)翻译后修饰的程度;4)基因剔除或过表达的影响; 5)多基因现象的表型.
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国家食药监总局发布三个基因相关产品的分类界定
为适应医疗器械监管工作需要,国家食药监管总局组织有关单位和专家对基因分析仪等3个产品的管理类别进行了界定。现通知如下:
一、作为 III 类医疗器械管理的产品(1个)
基因分析仪:通过对样本中 DNA 或 RNA 分析,检测人基因数量和序列的变化。本产品不用于全基因组测序。分类编码6840。
二、作为 I 类医疗器械管理的产品(1个)
测序反应通用试剂盒(测序法):检测人类基因组 DNA 文库的一组常用试剂和耗材,基于联合探针锚定连接技术的测序原理,与 BGISEQ 基因分析仪配合使用,完成高通量测序过程并获取样本序列信息,是该测序反应系统的通用试剂。本产品不用于全基因组测序。分类编码:6840。 -
细菌进化中的基因横向转移
越来越多的证据表明,通过横向基因转移(lateral gene transfer, LGT)而获得外源DNA是细菌中的普遍现象,在很多情况下,有可能是细菌进化的关键因素[1-12].随着基因组序列信息的大量增加和基因芯片等基因组学技术的不断进步,人们已经能够追踪亲缘关系较近的细菌中某些基因的出现、消失与再现,从而探讨细菌基因组进化的一些基本规律.近年来这方面研究在沙门菌(Salmonella)属的细菌中多有报道[6,12-20].沙门菌属的细菌虽然在遗传上互相非常接近,但是在宿主和临床表现上可有很大差异,因此,特别适合于细菌基因组进化的研究.3株沙门菌的全基因组测序工作已经完成,还有一些目前正在测序之中(表1).通过序列比对就有可能找出LGT新获得的基因,并可发现不同的细菌在基因组整体水平上的差异.本文中,我们将简要地介绍沙门菌分类学的变迁及细菌基因组进化研究的新成果,然后以沙门菌为例集中探讨LGT,包括概述检测LGT的方法,后讨论LGT对进化的意义.
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基因芯片技术及其在结核分支杆菌研究中的应用
一、基因芯片技术概述基因芯片(又称DNA芯片)始创于90年代初,首先由美国Affymetrix公司的Fodor博士提出并开始基因芯片技术的研究.它是目前分子生物学前沿的方法,是物理学、微电子学与生命科学交叉综合的高新技术,是近年来发展起来的进行大规模遗传多态性检测的新方法[1].基因芯片以其基片的不同分为无机基片和有机合成物基片,前者包括半导体硅片和玻璃片,其上的探针主要以原位聚合的方法合成;而后者的探针是预先合成后通过特殊的微量点样装置或仅器滴加到基片上去[2].基因芯片的基本原理是将多种探针固定在玻璃等基片上,然后与待测样本的DNA或RNA进行杂交,通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息.由于该法同时将大量探针固定于支持物上,所以一次可以对样品大量序列进行检测和分析,从而解决了传统核酸印迹技术的操作繁杂、自动化程度低、操作序列数量少、检测效率低等不足[3].
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微波辅助的蛋白质酶解方法
近些年,蛋白质组学研究技术手段不断进步,研究策略不断更新,归纳起来主要分为2种策略:"top-down"策略和"bottom-up"策略."top-down"策略是先对蛋白质混合物进行分离,然后进行蛋白质酶解和质谱鉴定[1-2].将蛋白质混合物通过凝胶电泳分离,从凝胶上切点进行胶内酶解,再通过质谱鉴定蛋白质,这就是常见的 "top-down"策略[3]."bottom-up"策略是指将蛋白质混合物酶解后得到更为复杂的多肽混合物,经多维高效液相色谱分离后进行串联质谱鉴定获得肽段序列信息,再搜索蛋白质数据库确定后的鉴定结果[4].这2种蛋白质组学研究策略都包含了蛋白质酶解这个步骤,虽然目前针对蛋白质分离和鉴定都有一些快速自动化的方法,但是对于蛋白质酶解及质谱上样之前的准备工作仍然步骤繁杂,耗时费力,严重影响了蛋白质大规模鉴定的速度.本文介绍一种快速酶解的方法,通过微波的辅助大大简化了蛋白质酶解步骤,并缩短了酶解所需时间[5-8].
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后基因组时代全基因组调控网络研究
从DNA双螺旋结构分子模型建立到中心法则的提出,生命科学领域重大研究成果频出.随着人类以及其他模式生物基因组计划的完成,生命科学研究又将迎来一个新的时代.全基因组测序后展现在我们面前的是浩瀚的DNA序列信息,如何读懂,即解析出其中所有可能的编码基因及其生理功能,并在全基因组水平上系统阐述这些基因的表达调控规律,进而揭示生命的奥秘,将是后基因组时代人类所面临的具挑战性的生物学主题.
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线性扩增介导的PCR方法用于检测慢病毒载体在白血病细胞基因组中插入位点的可行性
目前,病毒载体基因转导技术是基因治疗中为成熟的生物学方法,其中逆转录病毒载体,因其具有可直接整合于宿主细胞基因组并能够长期稳定表达的特点而成为临床基因治疗的核心技术,分析病毒载体在宿主染色体中插入位点的常用方法包括Southern blot、RT-PCR等,这些方法均需要足量含高拷贝数已整合有病毒载体的样本DNA以获取有用的序列信息,且受到靶序列的大小、位置及构象的限制,故其灵敏度较差.目前可用于同时检测低拷贝数、多处未知DNA插入位点旁序列的精确灵敏的方法是线性扩增介导的PCR(linear amplification-mediated PCR,LAM-PCR)法[1,2],我们探讨了该技术用于分析检测慢病毒载体(lentiviral vector)在人白血病细胞基因组中插入位点旁序列的可行性.
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基因芯片技术在肾脏病领域中的应用展望
人类全基因组的核苷酸序列分析将在2003年完成,目前已进入了功能基因组时代[1] .随着基因物理图谱的完成,深入了解基因的功能成为分子科学家的主要任务.人类基因组DNA由30亿个核苷酸组成,共含有约10万个基因[2].在这些已知序列的基因中 ,目前有四分之三的基因功能尚未查明.传统的杂交技术已无法胜任这一庞大的研究工作. 基因芯片技术就是在这样的情况下应运而生的.基因芯片也称为基因微矩阵(Microarray), 是近几年发展起来的一项前沿生物技术[3].它是指将大量探针分子固定于支持物上后与标记的样品分子进行杂交,通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息,来研究靶基因的生物学功能.它具有灵敏度高、精确度好、快速高效的特点,尤其适用于大规模基因功能研究.自其问世已来,已广泛应用于生命科学的多个领域 [4].
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脑膜炎患者脑脊液中基因芯片法鉴定出金色分枝杆菌1例报告
临床上不少非结核分枝杆菌病被漏诊或误诊为结核病,脑脊液中检出非结核分枝杆菌非常少见.我院分枝杆菌菌种鉴定基因芯片检测系统通过借助核酸分子杂交配对的特性对DNA样品的序列信息进行高效的解读和分析,可以对目前国内发病率较高的17种分枝杆菌进行菌种鉴定,具有较好的临床辅助意义.现报告1例经基因芯片法检测脑脊液得以确诊的病例,供参考.
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DNA芯片-技术
按人类基因组计划在2003年以前破译出全部人类遗传信息,为了如此大量序列信息在医学上有可能应用,以及整理出尚未明确功能的基因,要求迅速而且可靠的分析个体基因组序列和细胞以及组织特异性基因表达模式的方法.从这一点看来,DNA芯片(chip)技术与DNA序列分析和聚合酶链反应相比较是一个进展,这进展使生物医学研究发生了根本性改变.
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利用NCBI Map Viewer在染色体图谱上查找基因
NCBI Map Viewer是一种能从众多资源中汇集图谱和序列信息的网络资源.它既允许用户浏览和检索某有机体完整基因组信息,又允许用户在序列水平,通过浏览单个染色体图谱或某染色体上的特定区域,探查完整基因组信息.由于Map Viewer能提供的与不同有机体相对应的图谱种类有很多,如脊椎动物(Vertebrates)、无脊椎动物(Invertebrates)、哺乳动物(Mammals)、植物(Plants)、真菌(Fungi)及原生动物(Protozoa)等,我们以哺乳动物中的人染色体图谱为例,交流如何在染色体图谱上查找特定的基因.