医 学 遗 传 学基因定位与克隆本章节重点
基因定位和基因克隆的概念
连锁分析
遗传标记
基因克隆的策略基因定位 (gene mapping)：利用一定的方法将一个基因确定到染色体上的实际位置上 。
1911年,Wilson将红绿色盲基因定位到 X染色体
1968年,Duffy血型基因定位于 1号染色体基因克隆 (gene cloning)：用一定的方法把不同位点上的基因分离出来 。
基因定位 (gene mapping)：利用一定的方法将一个基因确定到染色体上的实际位置上 。
连锁分析 (linkage analysis)：利用被定位的基因与在同一染色体上另一遗传座位相连锁的特点,将该基因定位在某一染色体或染色体某一区带上 。
连锁分析连锁分析 (linkage analysis)：利用被定位的基因与在同一染色体上另一遗传座位相连锁的特点,将该基因定位在某一染色体或染色体某一区带上 。
连锁分析连锁分析 (linkage analysis)：利用被定位的基因与在同一染色体上另一遗传座位相连锁的特点,将该基因定位在某一染色体或染色体某一区带上 。
连锁分析重组值 (recombination fraction)：是基因定位时两个基因间遗传图距的量度,即基因间的遗传距离 。
厘摩 (centimorgan,cM)
连锁分析 (linkage analysis)：利用被定位的基因与在同一染色体上另一遗传座位相连锁的特点,将该基因定位在某一染色体或染色体某一区带上 。
连锁分析遗传标记遗传标记 (genetic marker)：基因定位是确定某一基因在染色体上的未知位置,用连锁分析法进行基因定位需要一些遗传位点,
这些位点应按孟德尔方式遗传,且具有多态性以显示其连锁关系,这些标记位点称为 遗传标记 。
遗传标记
血型，血清蛋白,HLA
DNA RFLP
DNA STR & DNA VNTR
单核苷酸多态,SNP
连锁分析
EcoRⅠ EcoRⅠ EcoRⅠ
3.0 kb 1.7 kb
探针
Neurofibroma,NF1
RFLP
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1 2
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
连锁分析
Neurofibroma,NF1
RFLP
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1 2
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
3.0 kb 1.7 kb
4.7 kb
连锁分析
Neurofibroma,NF1
RFLP
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1 2
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
4.7 kb
3.0 kb
连锁分析
1955,Morton,优势对数法 (Lod)
+3表示连锁存在
-2表示连锁不存在
多点连锁定位 (multipoint linkage mapping)
利用 三点交叉法 (three point crosses),可将某一致病基因定位于遗传标记的框架内,更精确的进行基因定位 。
连锁分析子代类型 重组位置 数 目
ABC/abc 非重组体 853
abc/abc
ABc/abc (A,B) - X - C 5
abC/abc
aBC/abc A – X – (B,C) 47
Abc/abc
AbC/abc B – X – (A,C) 95
aBc/abc
多点连锁定位体细胞杂交 (somatic cell hybridization)又称 细胞融合 (cell fusion),是将两个同种和 /或不同种的细胞融合成一个新细胞,即 杂种细胞
(hybrid cell)。
病毒诱导的细胞融合 ——仙台病毒
化学融合技术 ——聚乙二醇 (PEG)
电融合技术 ——电穿孔法体细胞杂交体细胞杂交体细胞杂交异核细胞体细胞杂交合核细胞杂种细胞两个同种的动物细胞融合后形成的杂种细胞,细胞核一般保留双亲的染色体；不同种动物的细胞融合后,细胞核含有双亲的的染色体,
但随着增殖传代的过程,会出现保留一方染色体,另一方染色体逐渐丢失的现象 。
体细胞杂交
HAT选择系统
1962,人类 HPRT-
1964,小鼠 TK-
H：次黄嘌呤 (hypoxanthine)
A：氨基喋呤 (Aminopterin)
T：胸腺嘧啶 (Thymidine)
HPRT－
TK－
HAT选择系统
TK－
HPRT－
HAT选择系统体细胞杂交
TK,chromosome 17
杂种细胞克隆嵌板
Hybrid
clone
Human chromosome
1 2 3 4 5 6 7 8
A + + + + - - - -
B + + - - + + - -
C + - + - + - + -
体细胞杂交
微细胞融合 (microcell fusion)
区域定位 (regional assignment)
辐射杂种 (radiation hybrid)
辐射杂种 (radiation hybrid)：用含有辐射切割的人类染色体片段的细胞与啮齿类细胞融合产生的杂种克隆细胞,是体细胞杂种的另一种类型 。
1975年,Goss和 Harris提出
1990年,Cox构建单染色体杂种细胞
1994年,Walter建立全基因组放射杂种辐射杂种原位杂交 (In Site Hybridization,ISH)：利用同位素标记的 DNA探针,与玻片上的中期染色体进行杂交 。 是一种直接进行基因定位的方法 。
荧光原位杂交 (FISH)：用特殊的荧光素标记 DNA
探针,与玻片上的染色体或细胞组织标本进行杂交 。
原位杂交技术
X染色体 Y染色体 13号染色体 18号染色体 21号染色体原位杂交技术
13号染色体 21号染色体原位杂交技术基因克隆 (gene cloning)：用一定的方法把不同位点上的基因分离出来 。
基因克隆功能克隆 (functional cloning)是 先研究相关基因的功能,再定位克隆该基因 。
血红蛋白病
HbS —— 血红蛋白缺陷 (1949)
——β链 谷氨酸 6缬氨酸 GAG → GTG
—— 11p(70年代 )
功能克隆功能克隆功能克隆定位克隆 (positional cloning)
A
T
G
G
T
C
T
C
A
C
T
G
C
A
A
C
C
G
A
T
G
G
T
C
T
C
A
C
T
G
T
A
A
C
C
G
Met
Val
Ser
Leu
Gln
Pro
Met
Val
Ser
Leu
Stop
年代 疾病 年代 疾病
1986 慢性肉芽肿瘤
Duchenne 肌营养不良视网膜母细胞瘤
1993 Menkes病
X连锁无丙种球蛋白血症肾上腺白质营养不良
1989 囊性纤维变性 神经纤维瘤 Ⅱ 型
1990 Wilms瘤神经纤维瘤 Ⅰ 型睾丸决定因子 (TDF)
无脉胳膜症
Huntington病
Von Hippel-Lindou病脊髓小脑性共济失调 Ⅰ 型
Wilson病
1991 脆性 X综合征家族性结肠息肉症
Kallmann综合征无虹膜症
1994
结节硬化症多囊肾病 1型
Wiscott-Aldrich综合征早发性乳腺癌 / 卵巢癌
(BRCA1)
1992 肌强直性肌营养不良
Lowe综合征先天性肾上腺发育不良用定位克隆法鉴定的致病基因用定位克隆法鉴定的致病基因年代 疾病 年代 疾病
1995 点状软骨发育不全肢带肌营养不良眼白化病毛细血管扩张性共济失调
Alzheimer病 (14号染色体 )
Alzheimer病 (1号染色体 )
低磷酸盐血性佝偻病遗传性多发性外生骨疣
Bloom综合征
1996 Friedreich共济失调进行性肌阵挛癫痫长 QT综合征 (11号染色体 )
Werner综合征
X连锁视网膜色素变性 (RP3)
多囊肾病 2型基底细胞痣综合征无汗型外胚层发育异常血色病
Chediak-Higashi综合征青年的成年期发病型糖尿病
(MODY)(12号染色体 )
定位候选克隆
GDB或 GenBank
已知的基因或 EST
与疾病关系确定致病基因候选克隆 (candidate cloning)
GDB或 GenBank已知基因已定位的疾病与该基因关系确定致病基因
功能候选克隆候选克隆 (candidate cloning)
本章节重点
基因定位和基因克隆的概念
连锁分析
遗传标记
基因克隆的策略
基因定位和基因克隆的概念
连锁分析
遗传标记
基因克隆的策略基因定位 (gene mapping)：利用一定的方法将一个基因确定到染色体上的实际位置上 。
1911年,Wilson将红绿色盲基因定位到 X染色体
1968年,Duffy血型基因定位于 1号染色体基因克隆 (gene cloning)：用一定的方法把不同位点上的基因分离出来 。
基因定位 (gene mapping)：利用一定的方法将一个基因确定到染色体上的实际位置上 。
连锁分析 (linkage analysis)：利用被定位的基因与在同一染色体上另一遗传座位相连锁的特点,将该基因定位在某一染色体或染色体某一区带上 。
连锁分析连锁分析 (linkage analysis)：利用被定位的基因与在同一染色体上另一遗传座位相连锁的特点,将该基因定位在某一染色体或染色体某一区带上 。
连锁分析连锁分析 (linkage analysis)：利用被定位的基因与在同一染色体上另一遗传座位相连锁的特点,将该基因定位在某一染色体或染色体某一区带上 。
连锁分析重组值 (recombination fraction)：是基因定位时两个基因间遗传图距的量度,即基因间的遗传距离 。
厘摩 (centimorgan,cM)
连锁分析 (linkage analysis)：利用被定位的基因与在同一染色体上另一遗传座位相连锁的特点,将该基因定位在某一染色体或染色体某一区带上 。
连锁分析遗传标记遗传标记 (genetic marker)：基因定位是确定某一基因在染色体上的未知位置,用连锁分析法进行基因定位需要一些遗传位点,
这些位点应按孟德尔方式遗传,且具有多态性以显示其连锁关系,这些标记位点称为 遗传标记 。
遗传标记
血型，血清蛋白,HLA
DNA RFLP
DNA STR & DNA VNTR
单核苷酸多态,SNP
连锁分析
EcoRⅠ EcoRⅠ EcoRⅠ
3.0 kb 1.7 kb
探针
Neurofibroma,NF1
RFLP
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1 2
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
连锁分析
Neurofibroma,NF1
RFLP
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1 2
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
3.0 kb 1.7 kb
4.7 kb
连锁分析
Neurofibroma,NF1
RFLP
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
1 2
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
4.7 kb
3.0 kb
连锁分析
1955,Morton,优势对数法 (Lod)
+3表示连锁存在
-2表示连锁不存在
多点连锁定位 (multipoint linkage mapping)
利用 三点交叉法 (three point crosses),可将某一致病基因定位于遗传标记的框架内,更精确的进行基因定位 。
连锁分析子代类型 重组位置 数 目
ABC/abc 非重组体 853
abc/abc
ABc/abc (A,B) - X - C 5
abC/abc
aBC/abc A – X – (B,C) 47
Abc/abc
AbC/abc B – X – (A,C) 95
aBc/abc
多点连锁定位体细胞杂交 (somatic cell hybridization)又称 细胞融合 (cell fusion),是将两个同种和 /或不同种的细胞融合成一个新细胞,即 杂种细胞
(hybrid cell)。
病毒诱导的细胞融合 ——仙台病毒
化学融合技术 ——聚乙二醇 (PEG)
电融合技术 ——电穿孔法体细胞杂交体细胞杂交体细胞杂交异核细胞体细胞杂交合核细胞杂种细胞两个同种的动物细胞融合后形成的杂种细胞,细胞核一般保留双亲的染色体；不同种动物的细胞融合后,细胞核含有双亲的的染色体,
但随着增殖传代的过程,会出现保留一方染色体,另一方染色体逐渐丢失的现象 。
体细胞杂交
HAT选择系统
1962,人类 HPRT-
1964,小鼠 TK-
H：次黄嘌呤 (hypoxanthine)
A：氨基喋呤 (Aminopterin)
T：胸腺嘧啶 (Thymidine)
HPRT－
TK－
HAT选择系统
TK－
HPRT－
HAT选择系统体细胞杂交
TK,chromosome 17
杂种细胞克隆嵌板
Hybrid
clone
Human chromosome
1 2 3 4 5 6 7 8
A + + + + - - - -
B + + - - + + - -
C + - + - + - + -
体细胞杂交
微细胞融合 (microcell fusion)
区域定位 (regional assignment)
辐射杂种 (radiation hybrid)
辐射杂种 (radiation hybrid)：用含有辐射切割的人类染色体片段的细胞与啮齿类细胞融合产生的杂种克隆细胞,是体细胞杂种的另一种类型 。
1975年,Goss和 Harris提出
1990年,Cox构建单染色体杂种细胞
1994年,Walter建立全基因组放射杂种辐射杂种原位杂交 (In Site Hybridization,ISH)：利用同位素标记的 DNA探针,与玻片上的中期染色体进行杂交 。 是一种直接进行基因定位的方法 。
荧光原位杂交 (FISH)：用特殊的荧光素标记 DNA
探针,与玻片上的染色体或细胞组织标本进行杂交 。
原位杂交技术
X染色体 Y染色体 13号染色体 18号染色体 21号染色体原位杂交技术
13号染色体 21号染色体原位杂交技术基因克隆 (gene cloning)：用一定的方法把不同位点上的基因分离出来 。
基因克隆功能克隆 (functional cloning)是 先研究相关基因的功能,再定位克隆该基因 。
血红蛋白病
HbS —— 血红蛋白缺陷 (1949)
——β链 谷氨酸 6缬氨酸 GAG → GTG
—— 11p(70年代 )
功能克隆功能克隆功能克隆定位克隆 (positional cloning)
A
T
G
G
T
C
T
C
A
C
T
G
C
A
A
C
C
G
A
T
G
G
T
C
T
C
A
C
T
G
T
A
A
C
C
G
Met
Val
Ser
Leu
Gln
Pro
Met
Val
Ser
Leu
Stop
年代 疾病 年代 疾病
1986 慢性肉芽肿瘤
Duchenne 肌营养不良视网膜母细胞瘤
1993 Menkes病
X连锁无丙种球蛋白血症肾上腺白质营养不良
1989 囊性纤维变性 神经纤维瘤 Ⅱ 型
1990 Wilms瘤神经纤维瘤 Ⅰ 型睾丸决定因子 (TDF)
无脉胳膜症
Huntington病
Von Hippel-Lindou病脊髓小脑性共济失调 Ⅰ 型
Wilson病
1991 脆性 X综合征家族性结肠息肉症
Kallmann综合征无虹膜症
1994
结节硬化症多囊肾病 1型
Wiscott-Aldrich综合征早发性乳腺癌 / 卵巢癌
(BRCA1)
1992 肌强直性肌营养不良
Lowe综合征先天性肾上腺发育不良用定位克隆法鉴定的致病基因用定位克隆法鉴定的致病基因年代 疾病 年代 疾病
1995 点状软骨发育不全肢带肌营养不良眼白化病毛细血管扩张性共济失调
Alzheimer病 (14号染色体 )
Alzheimer病 (1号染色体 )
低磷酸盐血性佝偻病遗传性多发性外生骨疣
Bloom综合征
1996 Friedreich共济失调进行性肌阵挛癫痫长 QT综合征 (11号染色体 )
Werner综合征
X连锁视网膜色素变性 (RP3)
多囊肾病 2型基底细胞痣综合征无汗型外胚层发育异常血色病
Chediak-Higashi综合征青年的成年期发病型糖尿病
(MODY)(12号染色体 )
定位候选克隆
GDB或 GenBank
已知的基因或 EST
与疾病关系确定致病基因候选克隆 (candidate cloning)
GDB或 GenBank已知基因已定位的疾病与该基因关系确定致病基因
功能候选克隆候选克隆 (candidate cloning)
本章节重点
基因定位和基因克隆的概念
连锁分析
遗传标记
基因克隆的策略
