环境基因组学课件.pptx

1、 环境基因组学简介环境基因组学简介16304194邢继洋n环境基因组学概念简介环境基因组学概念简介 n环境基因组计划简介环境基因组计划简介 n环境基因组学研究内容和方法环境基因组学研究内容和方法n环境基因组学发展前景环境基因组学发展前景环境基因组学概念简介环境基因组学概念简介 2003年年4月月14日，人类基因组计划日，人类基因组计划(Human Genome Project)顺利完成。顺利完成。HGP成功地绘制出了遗传图谱、物理图谱、序成功地绘制出了遗传图谱、物理图谱、序列图谱和转录图谱列图谱和转录图谱4张图谱。这标志着人张图谱。这标志着人类基因组计划的所有目标全部实现。至此类基因组计划的所

2、有目标全部实现。至此，HGP 的研究发生了翻天覆地的变化，的研究发生了翻天覆地的变化，已从结构基因组学研究时代进入了功能基已从结构基因组学研究时代进入了功能基因组（后基因组）时代。因组（后基因组）时代。HGP正朝着生物正朝着生物 信息科学、计算机生物技术、数据处理、信息科学、计算机生物技术、数据处理、知识产权及社会伦理学研究等多方面发展知识产权及社会伦理学研究等多方面发展，对生命科学、环境科学、医疗卫生、食，对生命科学、环境科学、医疗卫生、食品制药、人文科学各领域产生了广泛而深品制药、人文科学各领域产生了广泛而深远的影响。远的影响。慢性疾病尤其是环境相关疾病（如：肿瘤）的发生和发展过程慢性疾病

3、尤其是环境相关疾病（如：肿瘤）的发生和发展过程中往往都是环境危险治病因素作用于具有遗传易感基因的个体所中往往都是环境危险治病因素作用于具有遗传易感基因的个体所致。环境暴露危险因素作用于机体的应答反应基因是由环境应答致。环境暴露危险因素作用于机体的应答反应基因是由环境应答基因（基因（environmental response gene environmental response gene）体现。环境应答基因的）体现。环境应答基因的多态性是造成人群易感性差异的重要原因。多态性是造成人群易感性差异的重要原因。环境基因组学概念简介环境基因组学概念简介环境基因组：环境基因组：环境基因组即指基因组中环

4、境应答基因的总和。环境基因组即指基因组中环境应答基因的总和。环境基因组学：环境基因组学：随着环境相关基因研究的逐步开展，目前国际上随着环境相关基因研究的逐步开展，目前国际上已开始形成环境基因组学，其主要目的是进行环境应答基因的多已开始形成环境基因组学，其主要目的是进行环境应答基因的多态性研究，并在病因学研究中探索基因与环境的相互作用。态性研究，并在病因学研究中探索基因与环境的相互作用。环境基因组计划（环境基因组计划（Environmental Environmental Genome Project Genome Project，EGP EGP）是）是19971997年年1010月由美国国立环

5、境卫生科学研究所（月由美国国立环境卫生科学研究所（NIEHSNIEHS）首先提出，并于）首先提出，并于19981998年投年投 资资60006000万美元正式启动，环境基因组计划万美元正式启动，环境基因组计划的主要目标是推进有重要功能意义的环的主要目标是推进有重要功能意义的环境应答基因的多态性研究，确定其引起境应答基因的多态性研究，确定其引起环境暴露致病危险性差异的遗传因素，环境暴露致病危险性差异的遗传因素，并以开展和推动环境并以开展和推动环境 -基因相互作用基因相互作用对疾病发生影响的人群流行病学研究为对疾病发生影响的人群流行病学研究为最终目的。最终目的。环境基因组计划概念简介环境基因组计划

6、概念简介环境基因组计划的研究内容环境基因组计划的研究内容u环境应答基因多态性研究环境应答基因多态性研究u确定其引起环境暴露致病危险性差异的遗传因素确定其引起环境暴露致病危险性差异的遗传因素u环境环境 -基因相互作用对疾病发生影响的人群流行病学研究基因相互作用对疾病发生影响的人群流行病学研究u环境环境 -基因相互作用对疾病发生影响的分子机制的研究基因相互作用对疾病发生影响的分子机制的研究环境基因组计划环境基因组计划Environmental Genome Project，EGP 环境基因组计划（环境基因组计划（Environmental Genome Project，EGP）研究疾病类型（大类）

7、：）研究疾病类型（大类）：（）癌症；（）癌症；（）呼吸系统疾病；（）呼吸系统疾病；（）退行性神经系统疾病；（）发育紊乱；（）退行性神经系统疾病；（）发育紊乱；（）先天缺陷；（）先天缺陷；（）生殖功能缺陷；（）生殖功能缺陷；（）自身免疫疾病。（）自身免疫疾病。环境基因组计划环境基因组计划Environmental Genome Project，EGP 环境基因组计划（环境基因组计划（Environmental Genome Project，EGP）包）包含基因类型（含基因类型（10大类大类200多个基因）：多个基因）：（1）DNA修复基因；修复基因；（2）外源化合物代谢及解毒基因；）外源化合物代

8、谢及解毒基因；（3）代谢基因；）代谢基因；（4）信号传导基因；）信号传导基因；（5）受体基因；）受体基因；（6）介导免疫和感染反应的介质基因；）介导免疫和感染反应的介质基因；（7）参与氧化过程的基因；（）参与氧化过程的基因；（8）介导营养因素的基因；）介导营养因素的基因；（9）细胞循环控制基因；）细胞循环控制基因；（10）细胞内药物敏感基因）细胞内药物敏感基因环境基因组计划重点基因简介环境基因组计划重点基因简介环境基因组计划拟分析的候选基因中大约有环境基因组计划拟分析的候选基因中大约有100 个左右的代谢及解毒基因，它们调控细胞色素个左右的代谢及解毒基因，它们调控细胞色素P450、N-乙酰化酶

9、乙酰化酶(NAT)、谷胱甘肽、谷胱甘肽-S-转移酶、转移酶、葡萄醛酸转移酶、磺基转移酶、甲基转移酶、金葡萄醛酸转移酶、磺基转移酶、甲基转移酶、金属硫蛋白酶、二乙基对硝基苯磷酸酯酶等属硫蛋白酶、二乙基对硝基苯磷酸酯酶等。EGPEGP拟分析大约有拟分析大约有50 50 个个DNADNA修复基因及修复基因及5050个毒物受个毒物受体基因。体基因。DNA DNA 修复基因可纠正修复基因可纠正DNA DNA 匹配、核酸切除、匹配、核酸切除、碱基切除及重组过程中发生的错误。毒物受体基因包碱基切除及重组过程中发生的错误。毒物受体基因包括那些可改变毒物反应的基因，如芳烃受体、雌激素括那些可改变毒物反应的基因，

10、如芳烃受体、雌激素受体、孕激素受体等基因。受体、孕激素受体等基因。代谢及解代谢及解毒基因毒基因 DNA修复修复基因基因 毒物受体毒物受体基因基因1.DNA 序列分析和测定序列分析和测定 DNA序列的分析是发现和认识多态性的前提。环境基因序列的分析是发现和认识多态性的前提。环境基因组计划包含的组计划包含的DNA序列分析项目序列分析项目包括序：列测定包括序：列测定或序列分析或序列分析、以确定遗传变异为目的再测序（、以确定遗传变异为目的再测序（Resequencing，再测序，再测序是指对一个已知序列基因所在位点上的所有其他等位基因进是指对一个已知序列基因所在位点上的所有其他等位基因进行序列分析，以

11、获得该位点上基因多态性资料）、同源性鉴行序列分析，以获得该位点上基因多态性资料）、同源性鉴定、载体构建、旁侧序列及内显子外显子区域分析、增强子定、载体构建、旁侧序列及内显子外显子区域分析、增强子及其他调控区域的分析。及其他调控区域的分析。环境基因组计划研究内容环境基因组计划研究内容2.多态性功能分析多态性功能分析 功能分析是目前环境基因组计划的重点内容。到目前功能分析是目前环境基因组计划的重点内容。到目前为止环境基因组计划共接受并资助以基因多态性的功能分为止环境基因组计划共接受并资助以基因多态性的功能分析为主要内容的项目超过析为主要内容的项目超过60项。研究内容涉及到结构与功项。研究内容涉及到

12、结构与功能研究、酶学、细胞内定位、蛋白质结构、组织器官特异能研究、酶学、细胞内定位、蛋白质结构、组织器官特异性基因表达模型、功能基因组学、转基因与其他动物模型性基因表达模型、功能基因组学、转基因与其他动物模型、以及体外与细胞培养等多方面的研究。、以及体外与细胞培养等多方面的研究。环境基因组计划研究内容环境基因组计划研究内容3.流行病学研究和人群研究流行病学研究和人群研究 将遗传学的理论及概念与流行病学方法相结合大大扩展将遗传学的理论及概念与流行病学方法相结合大大扩展了流行病学的研究领域，近来发展的分子流行病学对公共卫了流行病学的研究领域，近来发展的分子流行病学对公共卫生的最大贡献是更好地认识常

13、见慢性病及肿瘤的遗传病因，生的最大贡献是更好地认识常见慢性病及肿瘤的遗传病因，认识基因与环境相互作用的分子机制。流行病学与分子毒理认识基因与环境相互作用的分子机制。流行病学与分子毒理学的结合更拓展了流行病的应用前景，使分子流行病学将在学的结合更拓展了流行病的应用前景，使分子流行病学将在疾病危险性评估、发展卫生政策等方面起到中心作用疾病危险性评估、发展卫生政策等方面起到中心作用。环境基因组计划研究内容环境基因组计划研究内容4.环境基因组计划研究技术的研究环境基因组计划研究技术的研究 为了更好更快地分析基因多态性，有必要进一步发展基为了更好更快地分析基因多态性，有必要进一步发展基因研究分析的方法，

14、目前需优先发展的高效率的基因因研究分析的方法，目前需优先发展的高效率的基因/蛋白蛋白质功能分析技术涉及质功能分析技术涉及DNA微阵列（基因芯片）、质谱、毛微阵列（基因芯片）、质谱、毛细管电泳、变性细管电泳、变性HPLC等。等。环境基因组计划研究内容环境基因组计划研究内容环境基因组计划研究内容环境基因组计划研究内容5.其他领域研究其他领域研究 生物信息研究主要涉及与环境作用有关的细生物信息研究主要涉及与环境作用有关的细胞大分子胞大分子DNA、RNA、蛋白质的数据库的建立，、蛋白质的数据库的建立，这也包括这也包括WEB网上有关资源的发展与利用。环境网上有关资源的发展与利用。环境基因组计划鼓励由此而

15、引起的伦理、法律及社会基因组计划鼓励由此而引起的伦理、法律及社会问题的讨论与探索。问题的讨论与探索。环境基因组计划研究方法环境基因组计划研究方法uDNA(cDNA)微阵列和微阵列和DNA芯片技术芯片技术uDDRTPCR 差异显示反转录差异显示反转录PCRuSAGE 基因表达系列分析基因表达系列分析u其他研究方法在环境基因组计划中的应用其他研究方法在环境基因组计划中的应用环境基因组学发展前景环境基因组学发展前景基因组时代的到来，给环境科学的研究提供了新的思路、新的研基因组时代的到来，给环境科学的研究提供了新的思路、新的研究方法。在环境基因组学发展的短短几年时间已对环境科学的理究方法。在环境基因组

16、学发展的短短几年时间已对环境科学的理论、环境污染物毒性评价的方法和模式、发现与界定降解污染物论、环境污染物毒性评价的方法和模式、发现与界定降解污染物的功能基因及其菌株以及鉴定废水处理工艺中微生物群落等方面的功能基因及其菌株以及鉴定废水处理工艺中微生物群落等方面的研究产生了巨大的影响，环境生物信息学和环境蛋白组学更为的研究产生了巨大的影响，环境生物信息学和环境蛋白组学更为环境基因组学的飞速发展插上了翅膀。可以预见，环境基因组学环境基因组学的飞速发展插上了翅膀。可以预见，环境基因组学研究的兴起和发展将在揭示环境污染毒性识别与检测、致毒性机研究的兴起和发展将在揭示环境污染毒性识别与检测、致毒性机理、环境疾病的诊断、治疗以及污染生物修复与环境预警等方面理、环境疾病的诊断、治疗以及污染生物修复与环境预警等方面发挥重要作用。发挥重要作用。谢谢大家！谢谢大家！Thanks！