1998～2003年:美国人类基因组计划的新目标

在1993～1998的5年计划中，人类基因组计划成功地完成了既定的所有重要目标。我们提出了一项新的1998～2003年的计划，人类DNA测序是其重中之重。一项旨在2003年底前完成整个人类基因组的测序的雄心勃勃的计划已经投入实施、在此过程中，一幅人类基因组序列的“工作草图”将在2001年底产生。此项计划的目标还包括：测序技术的开发；人类基因组序列变异的研究；功能基因组学技术的开发；完成美丽隐杆线虫和黑腹果蝇的测序并启动小鼠基因组的测序；研究基因组研究带来的伦理学、法律和社会学影响；生物信息学和计算生物学研究；以及基因组科学家的培养。     

迄今最全面人类基因组测序完成

正近日,美国科学家对全部人类基因组的30.55亿个碱基对进行了测序,包括20年前第一个人类基因组测序时缺失或错误的8%的基因组。与此前的结果相比,新结果增加了2亿个碱基对以及2000多个基因。人类拥有数万个基因,它们被储存于细胞中心的脱氧核糖核酸(DNA)分子中。基因信息以四种碱基(C、G、T和A)的形式存在,每两个碱基形成碱基对。     

生物学家欲启动所有生命体DNA测序

<正>一说到基因组测序,有远见的人总是能推出雄心勃勃的计划:比如英国的生物银行(Biobank)计划对50万人进行基因组测序或者冰岛致力于研究其全国所有人口的基因组数据。2017年2月,史密森尼学会生物多样性基因组学基金会和位于中国深圳的基因测序巨头华大基因公司共同组织了一场会议,部分与会研究者推出了史无前例的宏伟计划:宣布他们有意对地球上所有生命最终完成DNA测序。     

表现遗传学与人类基因组

人类基因组测序计划完成后，科学家们利用已知的人类基因组序列开始了新一轮的生物学研究热潮，其中的研究热点之一就是揭示调节基因表达的根本原因。同时，随着对实验动物特别是克隆动物生物学性状的了解以及人们对众多疾病的深入研究，科学家发现．除了基因组DNA外．还有基因组之外的大量遗传学信息调控着基因的表达，     

基因组研究与生命科学工业的崛起

1990年以来，人类基因组序列已完成测序的和正在测序的共计约330Mb，占人基因组的11％左右；已识别出与人类疾病相关的基因200个左右。此外，细菌、古细菌、支原体和酵母等共间种生物的全基因组的序列已经测定。1998年5月至9月间；在人类基因组研究领域中连续爆出了三个引人瞩目的新闻，都是向按部就班的研究进度提出了挑战。1998年5月9日，美国的基因组研究所（TIGRTheInstituteofGenomResearh）负责人克雷格·文特尔（CraiVenter）宣布将同PE（Perkin－Elinar）公司合作建立一家新公司，3年内投资2亿美元，于2002年完成人基因组全序…     

芥菜研究：从基因组到功能基因组学

植物学家们正在将要完成对一种有花植物──种名叫拟南芥菜（Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ）的野生芥菜的第一套遗传序列的测序。与此同时，在最后一批Ａ、Ｃ、Ｇ、Ｔ组成的遗传信息被存储入ＧｅｎＢａｎｋ之前，一组植物学家已经为下一阶段策划了一个雄心勃勃的计划：研究此种植物的所有２５０００种基因的功能。该计划于２０００年６月初公布，得到了美国国家科学基金会（ＮＳＦ）的赞助，还给芥菜研究界带来了另一个好消息：该计划出人意外地发表了一系列发现这些基因的分子标志。 拥有１３０百万碱基对的芥菜基因组将在２０…     

三层重迭基因——利用DNA顺序的效率更高

最近,英国剑桥的科学家们又创造了一种新的DNA顺序测定技术,用之于测定大肠杆菌噬菌体G4基因组时,说明病毒基因组为了能将更多的信息压缩在一个小小的DNA分子中,能有些什么新的窍门。 G4是个小病毒,具有与φX174基因组十分相象的单链环状DNA。已经发现,在φX174基因组中有两对重迭的基因。G4 DNA中也存在着这种结构。现在,肖(Show)及其同事又发现G4基因组中还有三层重迭的区域,这个区域在利用DNA顺序方面效     

ENCODE：解读人类基因的百科全书

●继科学家完成人类基因组测序工作后,现在已步入深入研究的阶段。没有人知道人类基因组里究竟藏有多少信息,也不知道什么时候才能停下寻找的步伐？但你可以想像。真正理解并掌握基因组将成为本世纪或下世纪的一项重中之重的大科学工程。在过去的五年中,欧洲分子生物学实验室（EM,BL）的计算生物学家尤恩,伯尼（EwanBirnev）和同事们为“DNA元件百科全书计划”（EncyclopediaofDNAElements.ENCODE）收集了大量的基因组数据,最近他准备把这些数据打印出来。然而,要找个可以放置这份打印文件的地方可不容易,即便每平方厘米能容纳1000对碱基,但文件还是高达16米,至少30公里长。     

“垃圾DNA的前世今生”——我们身体里有多少“垃圾DNA”

人类基因组的绝大部分区域,都是看似毫无用处的“垃圾DNA”。它们究竟是外星人编制的多余程序,还是生物进化过程中淘汰下来的无用之物？从1953年詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克发现DNA双螺旋结构算起,DNA向人类展露其本来面目已经有59年了,然而分子生物学依然是一门年轻的学科。人类已经绘制出包括自身在内的许多物种的全基因组（即整套遗传信息、生命之书）图谱,DNA测序似乎已经成为技术难度不太大的机械化操作。     

改变临床实践的大数据

正如今,对人类基因组三十亿个DNA碱基对测序的花费,可能比做一次脑部扫描费用还少,然而人们是如何将所有这些基因组数据转化为医疗手段呢?比如,生命科学家们通过对基因组测序、实验室成果,以及病人的病史的研究,汇集了海量信息,由此应运而生的"精准医学",已经能够根据个人需求提供具体的治疗方案。尽管如此,利用"大数据"的种种努力也面临着巨大的挑战,这些挑战包括:     

中国科学家独立完成水稻第4号染色体的精确测序

2002年11月21日, 科学技术部、中国科学院和上海市人民政府在沪联合宣布, 中国科学家完成了所承担的国际水稻基因组计划第4号染色体精确测序任务, 对国际水稻基因组计划测序工作的贡献率达10%. 这是我国迄今为止完成的最大的基因组单条染色体的精确测序, 这标志着我国在大基因组测序方面已经具备构建完成图的绘制能力, 成为基因组学研究强国之一. 测序专家工作组组长、中国科学院国家基因研究中心韩斌博士等研究人员, 在《Nature》杂志上发表题为《水稻基因组第4号染色体序列及分析》的论文, 宣布采用克隆步移法完成了对水稻粳稻基因组第4号染色体全长序列的精确测定. 拼接后总长为35000 kb, 精确度为99.99%, 覆盖染色体全长序列98% (仅留下7个小的空洞), 达到了国际公认的基因组测序完成图的标准. 这与在《 Nature》杂志同时发表的日本科学家Sasaki博士等人完成的第1号染色体精确测序的结果一起, 对国际基因组研究计划起到了巨大的带动作用. 《Nature》杂志审稿人称, 水稻第4和第1条染色体测序的完成是紧接着水稻基因组草图完成后水稻基因组测序项目工作中里程碑性的事件……     

黑猩猩与人类基因组图谱有什么区别?

在1997年国际人类基因研究组织宣布为类人猿基因项目立项后不久，便成立了国际黑猩猩基因组序列和分析合作组织。该组织从取自一头名叫“克林特”的雄性黑猩猩的活体组织进行了DNA的测序．并在2003年12月完成了其基因组序列草图的测序工作。随后，又用了近一年半的时间对星猩猩基因组和人类基因组进行了比较，于2005年9月初分别在《自然》、《科学》上公布了两者之间的部分比较结果。为此．科学家就人类基因组与黑猩猩基因组的对比研究发表了许多论文。     

与烟草曲叶病毒伴随的新型DNA分子鉴定

根据已报道的两种粉虱传双生病毒DNAβ分子的保守序列设计引物，利用PCR技术从烟草曲叶病毒Y5和Y8分离物扩增到一类环状DNAβ分子，其全长分别为1333和1338nt，序列分析表明，Y5DNAβ可能编码8个可读框（ORFs），病毒链和互补链各含有4个ORFs；Y8DNAβ可编码7个ORFs，病毒链含有4个ORFs，互补链含有3个ORFs，除茎环结构TAATATTAC外，DNAβ与烟草曲叶病毒Y5和Y8基因组DNA－A序列几乎无同源性，Y5和Y8的DNAβ全长核苷酸序列同源性较高，为85％，而与已报道的胜红蓟黄脉病毒（AYVV）DNAβ及棉花曲叶病毒（CLCuV）的两个DNAβ的同源性为51％－65％，免疫捕获PCR及粉虱传毒实验表明，DNAβ分子包裹在双生病毒粒子中，并伴随病毒由烟粉虱传播。     

1998～2003年:美国人类基因组计划的新目标(续)

目标4──功能基因组学技术人类基因组计划正在对生物学和医学在下一个世纪及其以后的研究产生革命性的作用。整个基因组序列的获得为生物学带来了一种常称为功能基因组学的新方法──在基因组水平上阐明DNA序列的功能。一些已经完成测序的生物的经验证实了许多基因和基因组的其它功能元件仅在整个DNA序列已知的情况下才能得以发现,序列数据的积累将促进这些发现。但是,获知一个基因或者其它元件的结构仅仅回答了问题的一部分。下一步是通过了解基因组与它们所处环境的相互作用来阐明其功能。目前在基因组水平上研究DNA功能的方法包括…     

我们离“破译”还有多远?

人类基因组ＤＮＡ测序已经完成大约一半，不要很久就可全部完成。但对这些序列的生物学含意我们又能了解多少呢？人们期望着从这些ＤＮＡ序列中找到有关疾病和治疗疾病的方法的信息。科学家们还有哪些事要做呢？     

第一个中国人基因组图谱绘制完成

第一个完整中国人基因组图谱（又称“炎黄一号”）近日由中国科学家在深圳盐田绘制完成，这也是第一个亚洲人全基因序列图谱。该项目是我国科学家用新一代测序技术独立完成的100％中国人基因组图谱。     

十年来改变科学的十大重要进展

揭秘黑暗基因组 从前,人类对于基因组的认识似乎这是件再简单不过的事了：脱氧核糖核酸（DNA）负责下达指令,进而使得蛋白质在人体中合成;而这些指令全部包含在组成DNA的基因中。作为分子信使．DNA的化学“表亲”核糖核酸（RNA）负责携带这些指令并进入细胞的蛋白质工厂,     

人类的基因数为何如此之少?

20世纪90年代末，全世界的生物学家都在为阐明人类基因组的序列而努力——对组成人体DNA的30亿对碱基所包含的基因数目进行了排序。当时科学家们的看法比较一致，认为人类（个体）需要大约10万个基因来完成无数个细胞过程以维持人体的正常功能。但最终的结论是：我们人只有大约2．5万个基因，     

起航三维基因组学研究

人类基因组测序完成已有十多年.但是,基因组信息如何指导基因在特定空间和时间表达的机理仍有待阐明."结构决定功能"是认识自然规律中的一个共识.在生物学中,这一共识不仅适用于RNA、蛋白质等小规模的有机分子,同样也应该适用于全基因组这样的DNA大分子.最近的研究表明,基因组的三维空间结构对基因组的表达、调控等功能有重要的影响.因此,研究全基因组的三维空间结构和功能成为基因组学一个新发展趋势.基因组三维空间结构与功能的研究简称三维基因组学,是指在考虑基因组序列、基因结构及其调控元件的同时,对基因组序列在细胞核内的三维空间结构,及其对基因转录、复制、修复和调控等生物过程中功能的研究.随着大规模基因组测序技术的发展,我们已经拥有研究三维基因组的相关技术如ChIA-PET和Hi-C.初步的ChIA-PET和Hi-C数据分析展示了基因组三维空间结构对基因组功能的意义,为进一步研究基因组三维空间结构和功能提供了基础.本文总结了三维基因组学研究的发展,概括了三维基因组学研究中的问题和目前的进展,并讨论了可能的应用前景.登高更见远,期待三维基因组学研究将深化对生命现象和规律的认识,为基础生物学发展带来新契机、为更进一步推动生物医学及农业应用打下坚实的基础.     

高通量测序解析哺乳动物飞行进化的分子机制

蝙蝠(bats)是唯一能够自主飞行的哺乳动物,其前肢进化为翼手,手臂和手指显著延长,手指之间具有宽阔的指间膜.蝙蝠翼手发育与进化的分子机制,虽然已有十几年的研究历史,但仍然不明确.近期,利用先进的高通量测序技术,包括全基因组测序、转录组测序(RNA-Seq)和染色质免疫沉淀测序(Ch IP-Seq),研究者们发现大量调控蝙蝠翼手发育的差异表达基因和调控元件,证明蝙蝠翼手形成的主要原因是多基因表达模式的改变和表达调控元件的适应性分子进化.未来研究哺乳动物飞行进化的分子机制问题,应关注关键基因和重要调控元件的功能以及基因间的相互作用.