基因组测序流程介绍中科院计算所生物信息学研究组华大曙光生物信息学联合实验室卜东波2001/10/07第一部分：基础知识1。细胞的结构（真核和原核）2。细胞核中的染色体3。染色体DNA相关蛋白质4。DNA的双螺旋结构5。碱基互补：A/T C/G6。DNA复制7。什么是基因组？n任何一条染色体上都带有许多基因，一条高等生物的染色体上可能带有成千上万个基因，一个细胞中的全部基因序列及其间隔序列统称为genomes（基因组）。 8。什么是基因？nDNA上具有特定功能的一个片断，负责一种特定性状的表达。一般来讲，一个基因只编码一个蛋白质。9。DNA RNA与蛋白质nDNA:两条互补链。由ATCG四个字母（碱基）形成的字符串。nRNA:单链结构。由AUCG四个字母（碱基）形成的字符串。n蛋白质:一条或多条肽链。每个肽链是由20种氨基酸形成的长链，即20个字母（氨基酸）形成的字符串。n翻译：每3个碱基翻译成一个氨基酸。10。DNA上的基因11。什么是电泳？n在凝胶一端小槽中放入荧光标记的DNA片断，两端加电压，短DNA片断跑得快，长DNA片断跑得慢。n测序时需要区分长度只差一个碱基的片断12。什么是PCR?nDNA体外扩增方法的一种，能够将很少的试样（比如只有罪犯的一滴血），扩增成完全相同的无数拷贝。n每PCR一轮，扩增两倍 1-2-4-8-16第二部分：测序流程1。什么是测序？n确定一条染色体片断上的碱基顺序。nSanger法：n在PCR时加入荧光标记的复制终止剂，比如ddA,ddT,ddC,ddG（相应于4种碱基）nddX的两个作用：n可以当作正常碱基参与复制n一旦链入DNA中，其后就不能再继续连接n电泳n谁终止，碱基就是谁n此方法获1974年的Nobel奖Sanger第一步：加入复制终止剂荧光检测探头电泳，看谁跑得快Sanger第二步：荧光检测Shotgun测序nDNA的提取和纯化n载体预备：和DNA片断结合，从而能够在细菌中扩增。nDNA片段的制备：将DNA用超声波切成能够测序的小片断n转化培养：小片断和载体结合，植入细菌中进行扩增。n提质粒：从细菌中提取出繁殖好的质粒n电泳检测：检测质量的好坏n测序：上测序仪测序全自动的测序仪器：MegaBaceDNA整体切成小段小段和载体结合结合后进行测序Shotgun测序（2）还没有完！拼接！n因为整个基因组太长（上M),而每次只能测得一个500的小片断(read)n问题：如何根据read恢复原始顺序？n类比：10本圣经，都从随机点起始剪成500个字母左右的小纸条，问：给你这么一堆小纸条，你能读出圣经来吗？n转成图论问题：Hamilton和Euler路径n但是都会拼错！Shotgun法序列拼接ConsensusConsensusSequenceSequenceGapGap Low Base Low Base QualityQualitySingleSingleStrandedStrandedRegionRegionMis-AssemblyMis-Assembly(Inverted)(Inverted)拼接错误：Repeat的存在我们能干什么？n测序之前全是生物学问题。n测序之后就全形式化是计算机问题。n天然的形式化：ATCGn核心问题：n字符串比对：两个字符串的距离n拼接问题n蛋白质结构预测：如何从一维预测三维结构？欢迎来中科院计算所生物信息实验室参观!Tel: 62565533-5716http:/www.bioinfo.org.cnEmail: bioinfosoftware.ict.ac.cn