基因組學方法

內容概要

基因組學是從系統(tǒng)的角度研究生命體全部遺傳信息的學科，自誕生以來只有20年的歷程，但是發(fā)展非常迅猛，這與基因組學技術的飛速進步是分不開的?！痘蚪M學方法》重點從方法學的角度闡述了基因組學的發(fā)展脈絡和未來路線。首先介紹了基因組學的基本概念、歷史發(fā)展。之后重點闡述了基因組學最根本的測序技術和生物信息分析技術的前沿進展，并著重討論了幾個對本領域研究具有重大意義的技術問題。接下來，《基因組學方法》綜述了一些應用基因組前沿技術獲得的科學研究成果，并進一步討論了基因組學技術創(chuàng)新發(fā)展的策略和途徑，特別是我國在這一學科的目標、方向和重點任務。

作者簡介

楊煥明、馮小黎

書籍目錄

前言第一章 基因組學的發(fā)展歷程第一節(jié) 基因組學的研究內涵一、雙螺旋模型對遺傳信息儲藏方式的啟示二、動態(tài)變化中的染色體/染色質是遺傳信息的載體三、中心法則——遺傳信息的使用四、基因組和基因組學第二節(jié) 基因組學的發(fā)展歷程一、基因組學的催生婆:“人類基因組計劃”二、測序技術的發(fā)展三、基因組學研究領域的拓展四、從解讀生命到書寫生命第二章 基因組學主要創(chuàng)新方法第一節(jié) 測序技術一、測序技術的基本原理二、測序的操作流程(以Illumina/HiSeq2000測序儀為例)三、現(xiàn)有測序技術的優(yōu)點和不足四、測序技術改進的方向和途徑第二節(jié) 測序技術的應用一、全基因組測序二、目標序列的捕獲:芯片技術和測序技術的結合三、轉錄組四、數(shù)字化表達譜五、表觀遺傳學六、小RNA分析七、調控組八、翻譯組九、宏基因組學十、DNA鑒定第三節(jié) 序列的組裝和解讀:生物信息學一、基因組測序的策略二、序列的組裝三、序列的解讀四、序列數(shù)據(jù)庫五、軟硬件配置第四節(jié) 本領域當前急待解決的關鍵技術問題一、大基因組de novo組裝算法設計與軟件開發(fā)二、大基因組注釋核心技術開發(fā)三、比較基因組與進化分析核心技術開發(fā)四、大基因組重測序數(shù)據(jù)分析核心技術的開發(fā)五、RNA分析第三章 基因組學的應用與成果第一節(jié) 基因組學研究成果一、人類基因組學研究成果二、動植物基因組學研究成果第二節(jié) 基因組學現(xiàn)狀一、癌癥基因組研究二、復雜疾病和孟德爾疾病基因組研究三、動物基因組及進化與分子育種研究四、植物基因組及進化與分子育種研究五、微生物基因組研究第四章 基因組學方法創(chuàng)新的發(fā)展策略與途徑第一節(jié) 基因組學發(fā)展趨勢一、由單一組學向多組學研究過渡二、由基礎型研究向應用型研究過渡第二節(jié) 我國基因組學方法創(chuàng)新發(fā)展的需求一、技術需求二、產(chǎn)業(yè)需求第三節(jié) 我國基因組學方法創(chuàng)新的目標、方向和重點一、主要目標二、研究重點參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   （四）“單分子"和納米測序技術 1.單分子實時測序技術單分子實時測序（Single—molecule Real Time Sequencing）是個很有趣的想法。大家都知道，在DNA的合成過程中，DNA聚合酶會在模板鏈上邊合成邊移動，試想，假如我們在DNA聚合酶上安裝一個電子眼，直接觀察每個合成上去的堿基是什么，不就可以讀出DNA的序列？DNA合成越快，聚合酶跑得就越快，測序就越快。單分子實時測序就這樣誕生了（Eid，et al.2009）。 具體應該怎么做呢？首先，將每種單核苷酸都標記上不同的熒光分子，熒光分子標記在5磷酸基團上，而并非堿基上。當某種核苷酸與模板鏈配對結合時，就會在DNA聚合酶處發(fā)出熒光信號，從而達到邊合成邊測序的目的，信號捕捉完畢，就會切割熒光基團，成為正常的核苷酸，再繼續(xù)反應。其次，這種方法不需任何DNA擴增，是真正的單分子測序。 可是，在反應體系中同時存在很多熒光標記的單核苷酸，茫?！肮夂！敝?，究竟哪束光才是我們所要的？因此實時測序的關鍵在于如何從很強的熒光背景中檢測到正確的熒光信號，必須使正確的熒光更加明亮，易于分辨。對此有兩種不同的方法。 美國的Visigen公司使用了熒光共振能量轉移（FRET）技術。使用熒光標記的DNA聚合酶，只有結合到模板的單核苷酸上的熒光分子才能與聚合酶中的熒光分子足夠接近，產(chǎn)生FRET作用，從而發(fā)出強于背景的熒光信號。而Pacific Bioscience公司使用一種被稱為零模式光導（zero mode waveguide）的納米小室作為DNA合成的反應體系，這個反應空間直徑只有70nm，足夠小的空間將單核苷酸熒光背景與結合上模板的核苷酸熒光信號區(qū)分開，從而實現(xiàn)了足夠的檢測信噪比。這些納米小室陣列在微陣列芯片上，得以實現(xiàn)高通量。Pacific Bioscience公司已經(jīng)在Science雜志上發(fā)表文章（Eid，et al.2009），證明了這種技術的可行性。由于合成的都是正常的核苷酸，這種技術可以實現(xiàn)比Sanger法更長的讀長。并且堿基合成速度達到每秒10個，加上芯片的高通量，單分子實時測序可以很輕易地實現(xiàn)高速度和低成本。目前，這種技術還處在研發(fā)階段，有望在近年內實現(xiàn)15分鐘內完成個人基因組的測序，費用低于1000美元。 這種新一代測序技術的特點，一個是“單分子”，只要一條模板鏈分子就可以讀出序列，以保證高精確度；一個是“實時”，在堿基合成的過程中同步進行檢測，是高速度的基礎。

編輯推薦

《基因組學方法》是一本基因組學方法的入門讀物，我們希望借《基因組學方法》的編寫和出版為大專院校學生、科研人員提供參考，為政府各部門在基因組學科學、技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略決策和實施規(guī)劃制訂上提供參考，并希望借此書引導人們去思考中國基因組學及其產(chǎn)業(yè)體系的創(chuàng)新發(fā)展。

圖書封面

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