인간 게놈 프로젝트에서 전 세계의 생물과 의학계는 인간 게놈에서 진핵 염색질 유전자의 서열을 연구하고 있다. 인간 유전자의 수가 원래 예상했던 것보다 적다는 것을 발견했다. 엑손, 즉 단백질을 만들 수 있는 코딩 서열은 총 길이의 1.5% 에 불과하다.
현대 유전학자들은 유전자가 DNA (디옥시리보 핵산) 분자에 유전적 효과를 가진 특정 뉴클레오티드 서열의 총칭이며 유전적 효과를 지닌 DNA 분자 단편이라고 생각한다. 유전자는 염색체에 위치하여 염색체에 선형적으로 배열되어 있다. 유전자는 복제를 통해 유전정보를 다음 세대에게 전달할 수 있을 뿐만 아니라 유전정보도 표현할 수 있다. 인종에 따라 머리카락, 피부색, 눈, 코의 차이는 유전적 차이로 인한 것이다.
인간은 단지 하나의 게놈, 약 50,000 ~ 65,438+백만 개의 유전자를 가지고 있습니다.
인간 게놈이 점차 해독됨에 따라, 한 폭의 생명의 그림이 그려질 것이며, 사람들의 생활은 크게 변할 것이다. 유전자 약물은 이미 사람들의 생활에 들어왔고, 유전자로 더 많은 질병을 치료하는 것은 더 이상 사치가 아니다. 인간에 대한 우리의 인식이 새로운 수준에 이르면서 많은 질병의 원인이 밝혀질 것이며, 약물은 더 잘 설계될 것이며, 치료 방안은' 증상에 대한 약' 이 될 것이며, 생활과 식습관은 유전적 조건에 따라 조정될 수 있고, 인류의 전반적인 건강 수준은 높아질 것이며, 2 1 세기의 의료 기반이 마련될 것이기 때문이다.
유전자를 이용하여 사람들은 과일과 채소의 품종을 개선하고 작물의 질을 향상시킬 수 있으며, 더 많은 유전자 변형 식물, 동물, 식품이 나올 것이며, 인류는 새로운 세기에 초작물을 재배할 수 있을 것이다. 인체의 생화학 적 특징을 제어함으로써 인간은 인간 세포와 장기의 기능을 회복하거나 수리 할 수 있으며 인간의 진화 과정을 변화시킬 수도 있습니다.
인간 게놈 프로젝트 인간 게놈 프로젝트 (HGP) 는 미국 과학자들이 1985 년에 처음 제안했고 1990 년에 정식으로 시작되었습니다. 미국, 영국, 프랑스, 독일, 일본, 중국의 과학자들이 30 억 달러를 투자하는 인간 게놈 프로젝트에 참여했다. 이 계획에 따르면 2005 년에는 인체 내 약 65438+ 만 개의 유전자 코드가 모두 잠금 해제되고 인간 유전자의 지도가 그려진다. 인체 65438+ 만 개의 유전자를 구성하는 30 억 개의 염기쌍의 비밀을 밝혀야 한다는 얘기다. 인간 게놈 프로젝트, 맨해튼 원자폭탄 프로그램, 아폴로 프로젝트는 3 대 과학공학이라고 불린다.
1986 년 노상 수상자인 레나토 두르베코는 "암 연구의 전환점: 인간 게놈 시퀀싱" (Science, 231:1055) 이라는 짧은 글을 발표했다. 문장 (WHO) 는 "종양에 대해 더 많이 알고 싶다면 지금부터 세포의 게놈에 주의를 기울여야 한다" 고 지적했다. 어느 종부터 노력을 시작했습니까? 인간의 종양을 이해하려면 인간부터 시작해야 한다. DNA 에 대한 자세한 이해는 인간 종양 연구를 크게 촉진할 것이다. "
게놈이란 무엇입니까? 게놈은 한 종의 모든 유전자의 전체 구성이다. 인간 게놈은 유전 정보와 유전 물질이라는 두 가지 의미를 가지고 있다. 생명의 신비를 밝히기 위해서는 유전자의 존재, 구조, 기능, 유전자 사이의 관계를 전체적으로 연구해야 한다.
왜 연구를 위해 인간 게놈을 선택했을까요? 인간은' 진화' 과정에서 가장 진보 된 생물이기 때문에, 그들에 대한 연구는 자아를 이해하고, 생로병사의 법칙을 파악하고, 질병을 진단하고, 생명의 기원을 이해하는 데 도움이 된다.
인간 게놈 DNA 의 30 억 염기쌍의 서열을 측정하고, 인류의 모든 유전자를 찾고, 염색체에서의 위치를 찾아내며, 인류의 모든 유전 정보를 해독한다.
인간 게놈 프로젝트에는 대장균, 효모, 선충, 초파리, 마우스 5 종 게놈에 대한 연구도 포함되어 있는데, 이 다섯 가지 생물은 인류의 5 대' 모델 생물' 이라고 불린다.
HGP 의 목적은 생명을 디코딩하고, 생명의 기원을 이해하고, 생명의 성장과 발육의 법칙을 이해하고, 종과 개인차이의 원인을 이해하고, 질병의 발생 메커니즘과 장수, 노화 등 생명현상을 이해하고, 질병의 진단과 치료에 과학적 근거를 제공하는 것이다.
HGP 의 주요 임무는 인간 DNA 시퀀싱이며 시퀀싱 기술, 인간 게놈 서열 변이, 기능 유전체학 기술, 비교 유전체학, 사회, 법률, 윤리 연구, 생물 정보학 및 전산 생물학, 교육 및 훈련도 있습니다.
1. 유전지도
유전지도 (유전지도) 는 유전다태성이 있는 유전자표 (유전자좌에 하나 이상의 등위 유전자가 있고, 집단에서 나타나는 빈도가 1% 보다 높다) 를' 도로 표지판' 으로, 유전거리 (감수 분열 중 두 유전자좌 간에 재편성의 비율, 재구성율은/Kloc-이다. 유전지도의 건립은 유전자 검진과 유전자 포지셔닝을 위한 조건을 만들었다. 의미: 6,000 개 이상의 유전자 마커가 인간 게놈을 6,000 개 이상의 영역으로 나눌 수 있으므로 연쇄 분석을 통해 병원성이나 표현형 유전자가 마커에 근접한 증거를 찾을 수 있으므로 이 알려진 영역에 유전자를 배치하여 유전자를 분리하고 연구할 수 있습니다. 질병에 있어서 유전자를 찾아 분석하는 것이 관건이다.
1 세대 태그: ABO 혈액형 태그 및 HLA 태그와 같은 고전적인 유전 태그입니다. 70 년대 중후반, 제한적인 단편 길이 다형성 (RFLP) 은 105 에 달하고 DNA 체인은 제한적인 내체효소 특이성에 의해 절단되었다. DNA 의' 점' 의 변이로 인해 길이가 다른 조각 (등위 유전자 조각) 이 생길 수 있다. 겔 전기 영동을 통해 다형성을 보여주고 단편다형성 정보와 질병표형과의 관계에서 연쇄분석을 통해 찾아낼 수 있다. 헌팅턴 무도병 같은 것들이죠. 하지만 한 번에 2~3 개의 조각을 소화할 때마다 정보가 제한되어 있다.
2 세대 마크: 1985, 소형 위성 중심의 가변 직렬 반복 VNTR 은 6~ 12 뉴클레오티드 길이의 다양한 길이의 세그먼트를 제공합니다. 1989 년 2 ~ 6 개의 뉴클레오티드 (STR) 를 반복하는 마이크로위성 표시 시스템이 발견되어 구축되었습니다.
3 세대 마크: 1996 MIT 의 랜더 ES 는 SNP 의 유전자 마크 체계를 제안했다. 각 뉴클레오티드의 돌연변이율은 10~9 이며, 인간 게놈의 이중 열 마커 수는 300 만 개에 달할 수 있으며, 평균 1250 개 염기쌍당 1 개 정도이다. 3 ~ 4 개의 인접한 마커로 구성된 단배형은 8 ~ 16 개입니다.
2. 물리지도
물리지도는 게놈을 구성하는 모든 유전자의 배열과 간격에 관한 정보이며, 게놈을 구성하는 DNA 분자를 측정하여 그려진다. 물리지도를 그리는 목적은 유전자에 대한 유전 정보와 각 염색체에서의 상대적 위치를 선형적으로 배열하는 것이다. DNA 의 물리적 지도는 DNA 체인의 제한적 조각 정렬 순서, 즉 DNA 체인에서의 제한적인 조각의 위치를 말합니다. DNA 사슬에서 제한적인 내체효소의 절단은 특정 서열에 기반을 두고 있기 때문에, 서로 다른 뉴클레오티드 서열의 DNA 가 소화되면 길이가 다른 DNA 조각이 생성되어 독특한 소화도를 형성한다. 따라서 DNA 의 물리적 지도는 DNA 분자 구조의 특징 중 하나입니다. DNA 는 매우 큰 분자이며, 제한적 내체효소에 의해 생성되는 염기서열분석에 사용되는 DNA 단편은 그 중 아주 작은 부분일 뿐이다. (윌리엄 셰익스피어, DNA, DNA, DNA, DNA, DNA) DNA 사슬에서의 이러한 단편의 위치 관계는 가장 먼저 해결해야 할 문제이므로 DNA 의 물리적 지도는 염기서열의 기초이며 DNA 서열을 안내하는 청사진으로 이해할 수 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), DNA 명언) 넓은 의미에서, DNA 시퀀싱은 시퀀싱의 첫 번째 단계 인 물리지도 제작으로 시작됩니다. DNA 의 물리지도를 만드는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 여기서 우리는 일반적이고 간단한 방법, 즉 표시 조각의 부분 효소 분해를 선택하여 작도 원리를 설명한다.
일부 효소 가수 분해에 의한 DNA 물리지도 결정에는 두 가지 기본 단계가 포함됩니다.
(1) 완전 분해: 적절한 제한 내체효소를 선택하여 DNA 체인 (방사성 동위원소 표시) 을 완전히 분해하고, 분해산물은 겔 전기 영동에 의해 분리된 후 자체 현상하여 DNA 체인을 구성하는 제한 조각의 수와 크기를 나타냅니다.
(2) 부분 분해: 추적 동위원소로 측정할 DNA 의 사슬을 표시한 다음 같은 효소로 DNA 사슬을 부분적으로 분해한다. 즉, 반응 조건을 제어하여 DNA 사슬에 있는 효소의 틈새를 무작위로 끊어 모든 노치 파열이 완전히 분해되는 것을 방지한다. 일부 효소 가수 분해물도 전기 영동 분리 및 자체 현상되었다. 위의 두 단계의 방사선 자체 현상도를 비교하면 세그먼트 크기와 둘의 차이에 따라 DNA 체인에서 제한 세그먼트의 위치를 배출할 수 있습니다. 다음은 그룹 단백질 유전자를 결정하는 DNA 물리적 지도에 대한 자세한 설명입니다.
완전한 물리적 지도에는 인간 게놈의 다른 전달체에 대한 DNA 복제 조각의 겹치는 군지도, 제한적인 내체효소 대형 조각의 절단점지도, DNA 조각 또는 특정 DNA 서열 (STS) 의 표지지도, 게놈에 광범위하게 존재하는 특징서열 (예: CpG 서열, Alu 서열, 등용선) 의 표시지도, 인간 게놈의 세포유전학 등이 포함되어야 한다.
기본 원리는 시작할 수 없는 거대한 DNA 를' 쪼개서' 접합하는 것이다. Mb, kb, BP 는 지도 거리로, DNA 프로브의 STS (시퀀스 레이블 위치) 시퀀스는 도로 표지판으로 사용됩니다. 1998 은 52,000 개의 시퀀스 레이블 사이트 (STS) 가 있는 연속 복제의 물리적 맵을 완성하여 인간 게놈의 대부분을 덮고 있습니다. 물리적 맵 구축의 주요 내용 중 하나는 STS 대응 시퀀스가 포함된 DNA 클론 조각을 겹치는 "겹친 그룹" 에 연결하는 것입니다. "YAC" 를 운반체로 하는 인간 DNA 단편을 포함하는 문고에는 이미 고도의 대표적 단편 겹침을 구축하여 총 커버율이 100% 로 포함되어 있다. 최근 몇 년 동안 더욱 믿을 수 있는 BAC, PAC 또는 점성 문고를 개발하였다.
3. 순서도
유전자지도와 물리지도가 완성됨에 따라 시퀀싱이 최우선 순위가 되었다. DNA 서열 분석 기술은 DNA 파열, 염기 분석 및 DNA 정보 번역을 포함하는 다단계 과정입니다. 염기서열분석을 통해 게놈의 서열도를 얻다.
인간에 대한 HGP 의 중요성
1 의 기여. 인간 질병 유전자에 대한 HGP 연구
인간 질병과 관련된 유전자는 인간 게놈 구조와 기능 무결성의 중요한 정보이다. 단일 유전자 질환의 경우,' 위치 복제' 와' 위치 후보 복제' 라는 새로운 아이디어가 헌팅턴 무용병, 유전성 결장암, 유방암 등 단일 유전자 질환을 일으키는 유전자를 대량으로 발견해 이들 질병의 유전자 진단과 유전자 치료의 토대를 마련했다. 현재 심혈관 질환, 종양, 당뇨병, 신경정신질환 (알츠하이머병, 정신분열증), 자기면역성 질환 등 다유전자질환이 질병유전자 연구의 중점이다. 건강 관련 연구는 HGP 의 중요한 부분입니다. 1997 년' 종양 게놈 해부 프로그램' 과' 환경 게놈 프로젝트' 가 잇따라 제기되었다.
2.2 의 기여. HGP 는 의학을 원한다.
유전자 진단, 게놈 지식에 기반한 유전자 치료 및 치료, 게놈 정보에 기반한 질병 예방, 취약 유전자 인식, 위험인의 생활 방식 및 환경 요인의 개입.
3.3 의 기여. HGP 에서 생명 공학
(1) 유전공학약: 분비단백질 (폴리펩티드 호르몬, 성장인자, 케모카인, 응고, 항응고제 등. ) 와 수용체를 가지고 있습니다.
(2) 진단 및 연구 시약 산업: 유전자 및 항체 테스트 키트, 진단 및 연구용 바이오칩, 질병 및 약물 선별 모델.
(3) 세포, 배아 및 조직공학 촉진: 배아와 성체 줄기세포, 복제 기술, 장기 재건.
4.4 의 기여. HGP 에서 제약업계에 이르기까지
약물 표적 선별: 조합화학과 천연화합물 분리 기술을 결합하여 고통수용체와 효소 결합 실험을 건립한다. 지식 기반 약물 설계: 유전자와 단백질 산물의 고급 구조 분석, 예측 및 시뮬레이션-약물 작용' 주머니'.
개별화된 약물 치료: 약물 유전체학.
5.5 의 중요한 영향. 사회 경제에 대한 HGP
생물산업과 정보산업은 한 나라의 두 가지 주요 경제 기둥이다. 새로운 기능 유전자의 사회적 경제적 이익을 발견하다. 유전자 변형 식품 유전자 변형 약물 (예: 다이어트 약, 증고약).
6.6 의 영향. 생물학적 진화에 관한 HGP 연구
생물의 진화 역사는 각 게놈의' 천서' 에 새겨져 있다. 짚신충은 인류의 친척인 654.38+0 억 3 천만년, 인간은 300 만에서 400 만년 전에 원숭이로부터 진화했다. 인류가 처음으로 "아프리카에서"-200 만년 된 유인원; 인류의' 이브' 는 아프리카에서 왔고, 20 만년 전, 두 번째' 아프리카에서' 나왔다.
7.7 의 부정적인 영향. 인간 게놈 프로젝트 (Human Genome Project)
쥬라기 공원은 단순한 공상 과학 이야기가 아닙니다. 생물 무기의 선택적 대량 학살; 유전자 특허 전쟁 유전 자원의 약탈 전쟁; 유전자와 개인의 프라이버시.