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CTM | 赫捷院士团队:同时检测循环系统中肿瘤来源的非整倍体内皮细胞和肿瘤细胞可以促进非小细胞肺癌的早期诊断
WileyChina 2020-8-12 13:19
祝贺 Clinical and Translational Medicine (CTM)在2020年度《期刊引证报告》(JCR)中获得首个影响因子—— 7.919 ! 中国目前每年有70万新增肺癌病例,占所有新发癌症的17%。在过去的20年间肺癌的发病率持续上升,五年生存率在16-18%之间。这与缺乏早期诊断和远处转移病灶预警的方法有关。因此,找到与肺癌发生发展相关的精准的生物标志物就显得格外重要。 2020年7月13日, Clinical and Translational Medicine 杂志在线发表了 中国医学科学院肿瘤医院赫捷院士团队 的最新成果 “ Combined detection of aneuploid circulating tumor-derived endothelial cells and circulating tumor cells may improve diagnosis of early stage non-small-cell lung cancer ” 。 许多肿瘤来源的内皮细胞(TECs)落入血液系统成为可循环的TECs(CTECs)。少数情况下循环系统中的非整倍体细胞(非血液系统来源)包括循环系统中的肿瘤细胞(CTCs)和CTECs两种细胞,二者在生物学特性和功能上都不同。CD31是最有代表性的内皮细胞(EC)的标志物之一。因为在循环系统中有大量的正常ECs,所以单独CD31一项指标还不足以检测恶性CTECs。非整倍性8号染色体(CEP8)是识别恶性细胞的重要标志。原位表型和核型联合分析(包括蛋白表达和非整倍性染色体检测)在区分和检测CTCs和CTECs方面有其独特的优势。 图1 通过SE‐\iFISH法检测非小细胞肺癌患者外周血中的CTCs和CTECs 在本项研究中共有98位入选者,其中包括健康志愿者,良性疾病的患者和非小细胞肺癌(NSCLC)早期患者。根据8号染色体的倍数和肿瘤标志物的表达情况对非整倍体CD31+CTECs和CD31-CTCs进行分型,然后用SE-iFISH法对非整倍体CD31+CTECs 和CD31-CTCs的不同亚型进行定量分析。 结果表明CD31-CTCs主要由体积较小(25 μm)的三倍体CTCs和体积较大的超倍体(3五倍体)组成。CD31+CTECs主要由大的超倍体组成。计数CTCs和CTECs的总数对发现恶性结节有较高的敏感性。而三倍体CTCs和CTECs的定量分析对发现恶性结节有很高的特异性。 图2 肺癌发展不同阶段中,总CTC和CTEC数量的变化 结论是在早期NSCLC患者中,同时检测非整倍体CD31+CTECs和CD31-CTCs的特定亚型对发现恶性病灶有十分高的灵敏性和特异性。 总之不同分期的肺腺癌患者,其非整倍体CTCs和CTECs在数量,大小,表面标志物和染色体非整倍性方面都有巨大的差异。非整倍体CTCs和CTECs在肺癌的诊断和治疗中都发挥了各自的作用。未来对非整倍体CTCs和CTECs各亚型的生物学特性进行更加深入的探索将有益于肺癌发病机制和靶向治疗的研究。 参考文献: 1. Chen W, Zheng R, Baade PD, et al. Cancer statistics in China,2015. CA Cancer J Clin . 2016;66(2):115-132. 2. Broncy L, Paterlini-Bréchot P. Clinical impact of circulatingtumor cells in patients with localized prostate cancer. Cells .2019;8(7):676. 3. Pierga JY, Hajage D, Bachelot T, et al. High independent prognostic and predictive value of circulating tumor cells compared with serum tumor markers in a large prospective trial in firstline chemotherapy for metastatic breast cancer patients. AnnOncol . 2012;23(3):618-624. 4. Tinhofer I, Konschak R, Stromberger C, et al. Detection of circulating tumor cells for prediction of recurrence after adjuvantchemoradiation in locally advanced squamous cell carcinoma ofthe head and neck. Ann Oncol . 2014;25(10):2042-2047. 5. Costa C, Muinelo-Romay L, Cebey-López V, et al. Analysis ofa real-world cohort of metastatic breast cancer patients showscirculating tumor cell clusters (CTC-clusters) as predictors ofpatient outcomes. Cancers (Basel).2020;12(5):1111. 6. Lei Y, Sun N, Zhang G, et al. Combined detection of aneuploid circulating tumor-derived endothelial cells and circulatingtumor cells may improve diagnosis of early stage non-small-cell lung cancer. Clin Transl Med . 2020; e128. 原文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ctm2.128 关于 Clinical and Translational Medicine Clinical and Translational Medicine (CTM)是Wiley出版的英文的开放获取学术期刊。根据科睿唯安2020年6月公布的《期刊引证报告》(JCR),CTM获得的首个影响因子为 7.919 ,在JCR的138本Medicine, Research Experimental 期刊中位列第11,在244本Oncology期刊中位列第27,均处于 Q1 区。 CTM刊登临床和转化医学方面的文章,旨在促进临床前研究向临床应用的转化,加强基础和临床科学家之间的交流。本期刊聚焦新生物技术、生物材料、生物工程、疾病特异性生物标记物、细胞和分子医学、组学科学、生物信息学、应用免疫学、分子成像、药物发现和开发以及监管和卫生政策。CTM竭诚欢迎临床医生、研究人员、决策者和业界人士免费阅读期刊内容并积极向期刊投稿。 撰写:程欣 改编:Tina
个人分类: Life Science|1200 次阅读|0 个评论
从染色体到餐桌
mashengwei 2018-4-2 08:29
从染色体到餐桌 王宏晋 很高兴能够邀请到王宏晋博士来说一说他们关于簇毛麦方面的研究内容,王博士本科毕业于西北农林科技大学。 前一周,对Pm21基因解析的2篇高水平文章论文的发表,令我国小麦远缘杂交与染色体工程育种工作者欢欣鼓舞,簇毛麦优异基因导入小麦的理论和应用研究达到了又一顶峰。将对从事黑麦、偃麦草、冰草、新麦草等等物种导入小麦的遗传研究起到指导作用。小编让我们写发表论文的介绍,由于我们的研究只是材料鉴定,未有深入的结果,但对于普及分子细胞遗传学方面相关知识,期望有一定的帮助。 1、研究材料 簇毛麦属(Dasypyrum原作Haynaldia)植物主要分布于地中海沿岸和近东的外高加索地区,包括二倍体一年生簇毛麦(D. villosum,就是Pm21的供体物种)、二倍体和四倍体多年生簇毛麦(D. breviaristatum)等物种,是小麦族中最小的属之一。四川农业大学蒋华仁研究员在1992年报道,率先在国内外合成四倍体多年生簇毛麦与小麦的双二倍体。杨老师告诉我们,由于多年生簇毛麦在四川不是每一年能开花,蒋华仁老师在当时条件有限的情况下,他将多年生簇毛麦的盆栽植株搬到距离成都近300公里的马尔康县,赶车时多次遇到塌方,最终利用多年生簇毛麦的开花习性,通过多次杂交获得杂种,秋水仙碱加倍成为双二倍体的,特别向老一辈的敬业精神表示由衷的敬佩和感谢。多年生簇毛麦为四倍体,与六倍体的中国春小麦合成的双二倍体,染色体数目是2n=70,在自交后代中,染色体数目迅速减少,杨老师后来经过荧光基因组原位杂交(FISH)和分子标记鉴定,发现该材料已经成为六倍体的部分双二倍体TDH-2,染色体组成为AABBVbVb,原先双二倍体中的小麦的D染色体组和另一组簇毛麦染色体在传递中丢失了(Yang et al. Hereditas 2006)。本研究开展了利用四川小麦与TDH-2杂交,获得了一批小麦-多年生簇毛麦衍生系,开展多年生簇毛麦优异基因导入小麦的研究工作。 2、多年生簇毛麦染色体FISH核型分析 多年生簇毛麦的染色体组较二倍体一年生簇毛麦的染色体核型相差很大。从对比导入小麦中的2类簇毛麦染色体核型比较(图1)就可以看出所示,它们的染色体重复序列分布有明显的差异(图1A和1B),而且pHv62重复序列只存在于二倍体一年生簇毛麦(图1C)中多年生簇毛麦染色体不存在pHv62杂交信号。目前基于合成寡核苷酸探针的ND-FISH的技术(Tang et al. 2014, J Appl Genet),高通量、低成本开展小麦与近缘物种的染色体鉴定工作,搭建了染色体鉴定与田间大规模筛选的桥梁。 图1. 一年生二倍体簇毛麦Dv与多年生簇毛麦Dv的FISH核型差异。 在A,B中左边染色体为Oligo-pSc119.2(绿) + Oligo-pTa535(红) 右边染色体为Oligo-(GAA)7(红),C图为Oligo-pHv62-3。 3、小麦-多年生簇毛麦衍生系材料的种子蛋白电泳分析 对小麦-多年生簇毛麦衍生系材料D2176、D2186和D2533进行了种子贮藏蛋白的SDS-PAGE分析(图2),在部分双二倍体TDH-2材料中发现了一条很明显的谷蛋白亚基条带,位于HMW-GS和LMW-GS之间。同样的条带出现在D2176、D2186和D2533中。初步认为该亚基源于多年生簇毛麦,为多年生簇毛麦特异的Glu-1谷蛋白亚基,并转入衍生系背景中。 图2. 小麦-多年生簇毛麦1Vb衍生材料的高分子量谷蛋白亚基的SDS-PAGE分析 箭头示多年生簇毛麦特异的谷蛋白亚基 4、小麦-多年生簇毛麦衍生系材料的染色体鉴定 通过利用簇毛麦特异的LTR探针pDb12H准确地鉴定出衍生系D2176(2n=42)包含1对多年生簇毛麦染色体(图3),用重复序列探针pSc119.2(绿色)和pTa535(红色)的荧光原位杂交(FISH)能够准确地识别小麦的A、B、D染色体,包括前述的多年生簇毛麦染色体。发现D2176和D2186均为1Vb(1A)代换系。D2533(2n=44)为1对多年生簇毛麦重排染色体1VbL.5VbL附加系材料,因此结合前述SDS-PAGe结果,将多年生簇毛麦特异的谷蛋白亚基定位在1VbL上。 图3. 小麦-多年生簇毛麦1Vb衍生材料D2176(A,B),D2186(C)和 D2533(D) 的FISH鉴定。 A.FISH探针为簇毛麦特异LTR重复序列pDb12H,B-D的FISH探针为Oligo-pSc119.2(绿) + Oligo-pTa535(红) 同时FISH发现,D2186的5B染色体在短臂靠端部区域出现了缺失(图4A),D2176出现了5B-7B非罗伯逊易位系(图4B)。较早的研究也发现,小麦-多年生簇毛麦7Vb附加系中小麦染色体1B、2B、7A、1D和3D出现了稳定的结构变异。因此本研究鉴定的D2186和D2176中小麦染色体核型变异,可能由于多年生簇毛麦染色体的导入小麦而诱导产生。 图4. 小麦-多年生簇毛麦衍生系的小麦染色体核型变异。 A为FISH核型分析, B为模式图,箭头显示可能的断裂位点 5、多年生簇毛麦高分子量谷蛋白基因测序 利用Glu-1保守引物对多年生簇毛麦进行扩增克隆测序,得到了10个含有典型Glu-1特征的完整序列,编码307-579个氨基酸残基含5-9个半胱氨酸残基。结合先前研究的6条二倍体一年生簇毛麦HMW-GS序列,以及在小麦-多年生簇毛麦衍生系中克隆的簇毛麦特异Glu-序列,发现导入小麦背景中的谷蛋白亚基为y-型高分子量谷蛋白亚基,其分子量远小于小麦的Glu-1基因,说明小麦族物种进化过程中可能保存大量冗余的中等长度的谷蛋白基因,可以用于小麦种子改良和基因组进化研究。 6、小麦-多年生簇毛麦衍生系农艺性状调查与品质测试 对育成小麦-多年生簇毛麦衍生系材料的农艺性状观测发现,1VbL导入小麦背景,能降低株高和显著增加分蘖数。与小麦亲本相比,衍生系D2176和D2186拥有较高的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和较高的ZEL沉降值。面粉SRC值测定也表明衍生系材料面筋性能指数(GPI)明显提高。小麦-多年生簇毛麦衍生系展示出较好的面粉性状,可以用于改善小麦品。当然需要进一步进行小片段易位系诱导,开展小麦遗传背景互作的遗传分析,对多年生簇毛麦优异Glu-1位点导入对小麦品质育种效应的准确评估。 因此,远缘杂交育种和其他小麦育种一样,其实就是一个坚守。我们期待着应用于小麦远缘杂交的相的物种,基因组序列得到完善,对创制的导入外源的染色质的新材料,特别外源诱导产生的大量遗传与表观遗传学变异的材料的深度解析,必将将对拓宽小麦基因资源,为抗病、抗逆、品质等继续发挥更大的作用。 欢迎关注 “ 小麦研究联盟 ”, 了解小麦新进展 投稿、转载、合作以及信息分布等请联系: wheatgenome
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【生物学渣记】染色体告你为什么“取了媳妇忘了娘”
Bearjazz 2018-3-27 18:27
【生物学渣记】染色体告你为什么取了媳妇忘了娘 贝尔杰森 文 作为一个儿子,我常常被夹在母亲和老婆之间,做很多协调工作。好在我们和父母并没有住在一起,由于工作较忙的关系,所需要做的“调和”工作倒不是很多。然而,我母亲在很长一段时间里,总是自觉不自觉地要去抱怨她的“婆婆”——我的奶奶;奶奶也常常在我的父亲面前抱怨他真是“取了媳妇忘了娘”。为什么婆媳关系如此紧张?之前我总用“家家有本难念的经”来回避这个问题,然而,当接触得多了,发现这是一个人类社会的共性问题之后,我不得不思考这个普遍想象背后的生物学背景是什么。因为 我一直坚信我们的很多社会现象都可以在人类进化历史中去找寻答案 。所以,我做了下面的这张图: 从图中你可以看到,作为一个奶奶,他给了自己的儿子一个X染色,这是很确定的事情。到了孙子辈,孙子的身上完全没有奶奶的X染色体,孙女身上有自己的X染色体(基因影响力下降了)。而对于儿媳妇来说,无论孙子、孙女铁定会有她的X染色体。这说明在孙子辈,儿媳妇的“基因影响力”是超过了婆婆的。都说基因是自私的,一边是自己的家庭地位很高,一边是自己的“基因影响力”下降,这种“不匹配”,可能就是婆婆总喜欢给儿媳妇“挑刺”的原因吧。 另外,这张图顺带也解释了为什么在“男权”社会里,会有重男轻女的恶俗了。爷爷把Y染色体传给了父亲,这个染色体铁定会传给孙子,这样一代一代下去,这个Y染色体一直传男不传女。另一边,到了孙女,性染色体的组成基本上就没有爷爷的什么事了。在“男权”社会,他是不会允许这种“基因影响力”的死角的,因此自然而然地偏爱男孩——偏爱他自己的Y染色体。 2018 年3月27日星期二
个人分类: 明湖实验室|2861 次阅读|0 个评论
比较两个小麦材料的2D染色体——也许对图位克隆的同学有点启示
mashengwei 2018-2-8 22:05
2 9 本期作者:麦夕 胖丫 小年刚过,不知还有多少奋战在一线的科研工作者们,大家请举个手报个数,算了,反正我也看不见。年终汇报刚刚结束,胖丫和凯凯都回家了,剩下我们几个默默看着空荡荡的实验室心里莫名的难受。这时微信传来胖丫发来的一篇文章,她还说:“师兄,你看看这个文章,也许对你现在一筹莫展的工作有所启发。”还是胖丫懂我,一语戳中我的痛点,之所以不回家了,还不是因为实验进展缓慢...... 今天小编简单解析一篇发在生物预印本上的文章,题为 Chromosome-scale comparative sequence analysis unravels molecular mechanisms of genome evolution between two wheat cultivars。 从染色体水平上分析比较两个小麦品种的序列阐明基因组进化的机制,看了下作者,正是利用单染色体测序克隆 Lr22a 的作者们,克隆 Lr22a 文章的我们也曾解析过, 小麦未知基因克隆系列(二) 。 作者前期利用单染色体测序结合图位克隆拿到了抗叶锈基因 Lr22a-2DS ,见下图。 顺势利用拼接好的2D染色体基因组(小麦材料CH Campala Lr22a)与中国春2D染色体基因组做了比较分析,目的是鉴定出较大的结构变异(structural variations, SVs),而结构变异主要包括序列的插入缺失(InDels)和拷贝数变异(copy number variation, CNV)。此外,作者还发现携带高密度SNP变异的单元型结构域(haploblocks)。 首先,作者将二者BLAST比较后发现约99%的序列是一致的,而二者独有的基因各在0.36-0.63%。然后作者开始鉴定InDels,他们把焦点放在100Kb上,其标准是在一些“断点区”的上游和下游没有gap,这样作者成功鉴定出四个大的InDels,分别为285 kb、494 kb、765kb 和677 kb,有趣的是其中三个都涉及了抗病基因nucleotide binding site –leucine-rich repeat (NLR) 的拷贝数变异。 不平等交换(Unequal crossing over)引起中国春中的285kb缺失 。以往的研究表明这种不平等交换常常发生在重复单元序列区域,导致缺失或者多拷贝。如本文中发生在中国春上的285kb缺失导致中国春只剩下一个NLR单拷贝,而在CH Campala Lr22a中实际包含了两个NLR基因,作者推断是中国春的祖先在复制过程中发生了不平等交换引起,见图1c。这种假设绝非空穴来风,因为进一步比较发现中国春的这个NLR基因的5'区域的序列与CH Campala Lr22a中的NLR1基因相似,而3'区域的序列却与NLR2基因更相似!且NLR1和NLR2之间只有大量重复序列不含有任何基因。 双链断裂修复(Double-strand break repair,DSB repair)导致中国春另一个494kb的缺失。 作者分析这一缺失去发现存在典型的DSB repair鲜明特征,即在断点区两端末端处都有“CGA”核苷酸的出现,而在中国春中只出现一个该拷贝。见图2。 大量的高密度SNP变异单元型(haploblock)结构域表明该区域为基因交流频发区。 通过统计SNP密度发现在2D上出现三个高密度区,见图3a的a、b、c。其中 haploblock a在染色体短臂末端包含 Lr22a 基因,作者认为这个单元型是由人工利用四倍体小麦(AABB)和山羊草(DD)杂交产生的,并通过系谱追溯了该材料的历史渊源;haploblock b和c目前无法追溯,可能是自然基因交流或者人工杂交引起;但作者通过设计haploblock c特异性标记(introgression-specific PCR probe)证实小麦材料CH Campala Lr22a的基因渐渗可能是通过CIMMYT品种这一推论。 全染色体比较研究NLR基因发现其呈现不同的拷贝数变异。 作者发现这4个InDels有3个都与NLR基因的拷贝数变异有关,共在CH Campala Lr22a上鉴定出161个NLRs,而中国春有158个NLRs,且这些NLRs大部分都成簇分布且在端粒处密集。见下图。 且两个材料之间分别有两组拷贝数变异较大NLRs区域,见下图。 小编不是做生信的,突然觉得胖丫回家对我的打击有多大,还好和胖丫及时沟通,好多都是在她的帮助下理解的。不过在理解的过程中,倒是给正在做抗病基因克隆的小伙伴们提了个醒,那就是不能只单纯的依赖于中国春的序列,可能在图位的过程中存在很大的gap!算了,还是乖乖的筛自己的bac文库吧。 欢迎关注 “ 小麦研究联盟 ”, 了解小麦新进展 请点击输入图片描述 投稿、转载、合作以及信息分布等请联系: wheatgenome
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[转载]动物细胞系染色体组型分析与致癌/致瘤性和恶性横纹肌样瘤起源研
ericmapes 2017-4-6 11:38
动物细胞系染色体组型分析与致癌/致瘤性和恶性横纹肌样瘤起源研究 作者: 张德礼 学科专业: 传染病与预防兽医学 授予学位: 博士 学位授予单位: 中国农业大学 导师姓名: 刘尚高 学位年度: 1999 语种: chi 分类号: S852 http://xueshu.baidu.com/s?wd=paperuri%3A%288680130d908d1fe40cd571e8b073add7%29filter=sc_long_signtn=SE_xueshusource_2kduw22vsc_vurl=http%3A%2F%2Fd.wanfangdata.com.cn%2FThesis%2FY301573ie=utf-8sc_us=13367102294718807765 该研究开辟了MRT起源研究的新时代.克隆出致MRT的高变异率细胞株,建立MRT裸鼠模型,并应用于MRT的临床诊断防治或进一步探索,都具有重大意义.该研究证明MDCK细胞系至少是低致癌/致瘤性细胞系,亚二倍体JB与JC株具有低致癌性,即使亚二倍体M株也不能排除致癌的可能性,实际上并不存在非致癌/致瘤性的MDCK株细胞系,这有可能打破学术界长期认为存在非致癌/致瘤性MDCK细胞系的观点,从而在有关生物制品和基因工程产品安全性上提出新的要求标准.证明MDCK细胞系冻融裂解物不致癌,降低制苗毒液中细胞系基因含量,完全可以将MDCK细胞系(M,JB,JC,WB,H株)用于犬五联苗生产.该实验所用不同株的BHK-21与Hela细胞系,JA株、KA株与MN42/JA株Vero细胞系,YA株与YB株的MDCK细胞系在0.33%软琼脂中均具有抛锚独立生长特性,并在终浓度3.125~200ug/ml植物凝集素(PHA)作用下出现凝集现象,而二倍体原代细胞FKC与CKC和不同株F-81猫肾细胞系既不具有抛锚独立生长特性,在不同浓度PHA作用下也不发生凝集,其它株Vero细胞,不同株Vero-2细胞和M株CRFK细胞的抛锚独立生长特性很差,在最高浓度PHA作用下发生凝集,在其它浓度PHA作用下不发生凝集,其它株MDCK细胞的抛锚独立生长特性和凝集性均差,但不够十分规律.这就说明该实验所用不同株的BHK-21和Hela细胞及JA株Vero细胞和YA株MDCK细胞符合肿瘤细胞系体外常规检定特性,并与裸鼠体内致癌/致瘤性观察结果相符.
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思考人类染色体的来源
lulingkxw 2017-2-26 23:32
染色体形成的过程,与生命胚种形成的过程必然是统一的过程。 根据初步的推测,它是生命胚种“原记忆匣”对陨击能量释放过程中,脉冲信号的记忆痕迹。不同 物种 染色体的不同,与它们原来的记忆匣不同,对陨击过程的记忆效果也不一样,而且陨击事件能 量运动的 差异性也有关系。。。自然界的物质运动是逻辑的,我相信可以逐步弄清楚它们的对应关 系的。46条染 色体,或是生命胚种对其中的23个(或46个)脉冲能量释放过程的趋向完整的成熟的 记忆。或者,正如人们分析的那样,人类应该有48条,24对染色体的,只不过有两条发生了变化,形态有些异常。 每一条染色体都拥有其他染色体的全部信息,但它同时也是某个局部或若干器官更优势的信息组合。 请注意:人的脊骨分为颈椎、胸椎、腰椎、骶椎、尾椎五个部分,其中 颈椎骨有7节,胸椎骨有12节,腰椎骨有5节, 刚好是一共 24节 。。。 此外,骶椎、尾椎共有10节,人的脊骨从上到下共有34节。补充:我推测, 超出23和24对染色体的那些脊椎节 也必然被生命胚种所记忆和表达了,但那些染色体的形态或许更微小或隐藏在其他染色体中了,它们是相对晚期形成的能量模型。 补充: 我推理:人的脊椎节、或者说动物的脊椎节是生命胚种对蘑菇云柱的脉冲能量模型记忆的一种忠实的表达。 转贴:神秘丢失的两条染色体能否揭示人类的起源? 已有 743 次阅读 2017-2-20 22:33 | 系统分类: 科普集锦 | 关键词:人类 进化 染色体    自从达尔文提出了伟大的进化论,人们逐渐抛弃了神造论,也开始相信所有生物都有一个共同的祖先,世间芸芸众生间多有着千丝万缕的关系。    如今,连三岁小孩都知道猩猩是现存与人类关系最近的物种,共同拥有一个不太遥远的祖先。进化论似乎已经接近了真理,人类起源之谜用不了多久就能真相大白。    但在达尔文时代,尽管有了非常前卫的自然选择学说,但受限于当时的遗传学理论水平,并不能解释优良性状是如何传给后代的。    随着染色体的发现,人们渐渐地明白了遗传物质在细胞分裂时是如何复制的,是如何减半形成生殖细胞,最终再结合的,可这却又带来了新的问题。 减数分裂    1921年,一个叫西奥菲勒斯·佩因特的美国医生,观察几个精神病人自虐切下来到的睾丸,发现某些已分裂精细胞中似乎有24条染色体。    两年后,他在发表的论文中对人类染色体的数目做了进一步的研究,最终得出人类染色体的“正确”数目是48条。 1923年绘制的染色体图    这一结论统治了整个细胞遗传学界长达30多年,因为众多被认为是与人亲缘关系近的类人猿也都是48条染色体,似乎没有理由怀疑这个结论的正确性。    1955年,美籍华裔蒋有兴改进了一种观察人类胚胎细胞染色体的新方法,却惊讶地发现这些细胞分明 只有46条染色体 !他反复确认,一共记录了261个细胞的染色体数据,没有一个数据有偏差。 蒋有兴    一个连原作者都不太确定但却被视作“真理”的结论,在短短半年时间就已经被几乎所有人遗忘,全面接受了人类只有46条染色体的结论。    可是,事情又变得离奇起来了。几乎所有猿亚目动物都拥有48条染色体,黑猩猩、大猩猩、红毛猩猩无一例外,唯独人类拥有46条染色体。 一只发胖的红毛猩猩    人类与这些兄弟姐妹在大约800万年前分道扬镳,这在生物进化史上是一个不算长的尺度,究竟发生了什么会让人类丢失了两条染色体?    我们知道,染色体是细胞内具有遗传性质的遗传物质深度压缩形成的聚合体,它的任何改变都会导致发生严重的后果。 人类的46条染色体    染色体异常造成的遗传疾病往往非常严重,众所周知的21三体综合症,就是其中的一种,又称作先天愚型。顾名思义,患者的第21号染色体出现了异常,可能是三体、易位、嵌合三种情况之一。    患者不仅在容貌上有明显的患病特征,同时会带有多种先天的缺陷,包括智力低下、身材矮小、发育迟缓、免疫功能低下,更重要的是大多患者都不具有生育能力。 21三体综合症    当然,有因常染色体异常造成的疾病,更有因性染色体异常造成的疾病,并且发病率更高。    正常人应拥有44条常染色体,男性还拥有一对XY型的性染色体,女性则是XX。但当父母的性细胞分裂出现的一些错误,就会生下带有特殊性染色体的后代。 X染色体与Y染色体    如果女孩子多了一条X染色体,有较大概率会出现卵巢功能低下,无生育能力,被称作“超雌”,发病率可达千分之一。如果少一条X染色体,患者表现为性发育幼稚,身材矮小,同样大概率会没有生育能力。 仅拥有一条X染色体的女性    如果男孩子多一条X染色体,会表现出部分女性化的特征,虽然外生殖器正常,但睾丸发育不良,可能仅有花生米大小,导致精液中完全没有精子,即不育。    若是多一条Y染色体则相对正常,仅在心理上表现出较强的攻击性,多数可育,较难通过一般诊断发现,有传言称魔头希特勒就是XYY综合症的患者。 XXY综合症患者    有太多太多的例子证明染色体的重要性,而且可以发现无论是常染色体异常或是性染色体异常几乎都非常容易导致患者不孕不育,无法生育后代。    那就不禁让人发问,第一个只拥有46条染色体的人类难道不会拥有很多缺陷?就算能够存活,他/她与其它人类交配能产生健康的后代吗?    阴谋论者不会放过这样的好机会,他们认为人类之所以如此独特,多半得仰仗地外力量,是外星高级生命有意识地改造了我们,让我们从满身毛的兄弟姐妹中脱颖而出。    似乎这样解释,人类缺失染色体的现象就变得合情合理了。 印度洞穴壁画中的疑似外星人    科学家们当然不会让阴谋论者得逞。随着技术的发展,我们已经可以详细对比人类和几种猿类的染色体差异了。    科学家们将染色体按照长短类型编号,发现人类的2号染色体长度几乎是猿类中等长度染色体长度的两倍。    将基因标记后观察,人类2号染色体上的基因可以和猿类的12、13号染色体上的基因一 一对应,这个超长的2号染色体就是两条染色体首尾相连融合后的产物。    可是这个发现依旧没能解答上述的问题,两个染色体数目不同但基因相似的个体,似乎是不能够产生可生育的后代。    著名的不育杂交个体骡子就是个很好的例子,马的染色体数目是64条,驴的染色体数目是62条,两者的杂交生下的骡子染色体数目是63条,没有生育能力。 骡子    其实“染色体数目不同会产生生殖隔离”的观点是完全错误的,驴与马因为在基因上的差异较大才导致了生殖隔离。    家马与普氏野马就是最好的反例,普氏野马的染色体为66条,比家马多出两条,但因为两者的基因差异很小,并没有产生生殖隔离,子一代可育。 野生普氏野马比大熊猫还稀有,图为人工放归的普氏野马    所以,当初的人类也并不存在因为染色体数量变化而导致的生殖隔离问题。实际上,染色体仅仅是在细胞分裂过程中短暂存在的一种形态,因为其形态特殊,易被碱性染料着色,所以被广泛用于遗传学研究。 龙胆紫染色的细胞    史前人类所出现的染色体数目变化有它的特殊性,将原本两条染色体融合成了一条,仅仅是改变了遗传物质某一阶段的形态,而并没有大量丢失遗传物质。    以现代进化论的观点,任何物种的突变都不是一蹴而就的,虽然存在第一个突变的个体,但基因遗传必须得从种群的角度考虑,只有当一个突变基因是有利于物种生存的,且出现概率足够高才有可能稳定遗传下去。    虽然我们无法得知当初的染色体融合是如何发生的,但我们可以大胆地设想。    也许在人类与猩猩还没有分家的年代,有某一个种群中产生了一个变异,这个变异会增加某些染色体融合或易位的概率,并且伴随着一些优势变异遗传下去,此时拥有这种变异的个体并没有出现异常。    这个变异在种群中出现的概率渐渐地增加了,终于诞生了第一个染色体异常的个体,也许他/她没有能产生健康的后代,但当这样的个体陆续出现,总会有两个只有46条染色体的个体结合,生下健康的后代。 人类的2号染色体    也许当两条染色体融合后,这个变异就失去了作用,变异可能导致了某条染色体的端粒(在染色体两端保证染色体独立性和遗传稳定性的DNA)丢失,以至于容易与其他染色体发生融合,但融合后另一条染色体又带来了新的端粒。    有一种所谓“夏娃理论”认为,现在世界上所有的人类很有可能都拥有一个共同的老祖母,我们细胞的线粒体中都含有同源的遗传物质,而线粒体只能由母亲传给后代。    这位“夏娃”的染色体数目自然是46条,很有可能就是是第一批生下能稳定遗传的后代的雌性之一。    这个变异也许也并没有丢失,它可能增加了人类突变的概率,让人类脱颖而出,缺失的染色体只不过是漫漫进化路上巧合的小插曲,但同时也给人类带来了许多染色体变异遗传病。    与人类相比,我们的猩猩亲戚们似乎并没有那么多的遗传疾病。 人类可能因为这个变异而崛起,那会不会也因为这个变异而被遗传疾病所困,走向灭亡呢?
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神秘丢失的两条染色体能否揭示人类的起源?
热度 1 beckzl 2017-2-20 22:33
   自从达尔文提出了伟大的进化论,人们逐渐抛弃了神造论,也开始相信所有生物都有一个共同的祖先,世间芸芸众生间多有着千丝万缕的关系。    如今,连三岁小孩都知道猩猩是现存与人类关系最近的物种,共同拥有一个不太遥远的祖先。进化论似乎已经接近了真理,人类起源之谜用不了多久就能真相大白。    但在达尔文时代,尽管有了非常前卫的自然选择学说,但受限于当时的遗传学理论水平,并不能解释优良性状是如何传给后代的。    随着染色体的发现,人们渐渐地明白了遗传物质在细胞分裂时是如何复制的,是如何减半形成生殖细胞,最终再结合的,可这却又带来了新的问题。 减数分裂    1921年,一个叫西奥菲勒斯·佩因特的美国医生,观察几个精神病人自虐切下来到的睾丸,发现某些已分裂精细胞中似乎有24条染色体。    两年后,他在发表的论文中对人类染色体的数目做了进一步的研究,最终得出人类染色体的“正确”数目是48条。 1923年绘制的染色体图    这一结论统治了整个细胞遗传学界长达30多年,因为众多被认为是与人亲缘关系近的类人猿也都是48条染色体,似乎没有理由怀疑这个结论的正确性。    1955年,美籍华裔蒋有兴改进了一种观察人类胚胎细胞染色体的新方法,却惊讶地发现这些细胞分明 只有46条染色体 !他反复确认,一共记录了261个细胞的染色体数据,没有一个数据有偏差。 蒋有兴    一个连原作者都不太确定但却被视作“真理”的结论,在短短半年时间就已经被几乎所有人遗忘,全面接受了人类只有46条染色体的结论。    可是,事情又变得离奇起来了。几乎所有猿亚目动物都拥有48条染色体,黑猩猩、大猩猩、红毛猩猩无一例外,唯独人类拥有46条染色体。 一只发胖的红毛猩猩    人类与这些兄弟姐妹在大约800万年前分道扬镳,这在生物进化史上是一个不算长的尺度,究竟发生了什么会让人类丢失了两条染色体?    我们知道,染色体是细胞内具有遗传性质的遗传物质深度压缩形成的聚合体,它的任何改变都会导致发生严重的后果。 人类的46条染色体    染色体异常造成的遗传疾病往往非常严重,众所周知的21三体综合症,就是其中的一种,又称作先天愚型。顾名思义,患者的第21号染色体出现了异常,可能是三体、易位、嵌合三种情况之一。    患者不仅在容貌上有明显的患病特征,同时会带有多种先天的缺陷,包括智力低下、身材矮小、发育迟缓、免疫功能低下,更重要的是大多患者都不具有生育能力。 21三体综合症    当然,有因常染色体异常造成的疾病,更有因性染色体异常造成的疾病,并且发病率更高。    正常人应拥有44条常染色体,男性还拥有一对XY型的性染色体,女性则是XX。但当父母的性细胞分裂出现的一些错误,就会生下带有特殊性染色体的后代。 X染色体与Y染色体    如果女孩子多了一条X染色体,有较大概率会出现卵巢功能低下,无生育能力,被称作“超雌”,发病率可达千分之一。如果少一条X染色体,患者表现为性发育幼稚,身材矮小,同样大概率会没有生育能力。 仅拥有一条X染色体的女性    如果男孩子多一条X染色体,会表现出部分女性化的特征,虽然外生殖器正常,但睾丸发育不良,可能仅有花生米大小,导致精液中完全没有精子,即不育。    若是多一条Y染色体则相对正常,仅在心理上表现出较强的攻击性,多数可育,较难通过一般诊断发现,有传言称魔头希特勒就是XYY综合症的患者。 XXY综合症患者    有太多太多的例子证明染色体的重要性,而且可以发现无论是常染色体异常或是性染色体异常几乎都非常容易导致患者不孕不育,无法生育后代。    那就不禁让人发问,第一个只拥有46条染色体的人类难道不会拥有很多缺陷?就算能够存活,他/她与其它人类交配能产生健康的后代吗?    阴谋论者不会放过这样的好机会,他们认为人类之所以如此独特,多半得仰仗地外力量,是外星高级生命有意识地改造了我们,让我们从满身毛的兄弟姐妹中脱颖而出。    似乎这样解释,人类缺失染色体的现象就变得合情合理了。 印度洞穴壁画中的疑似外星人    科学家们当然不会让阴谋论者得逞。随着技术的发展,我们已经可以详细对比人类和几种猿类的染色体差异了。    科学家们将染色体按照长短类型编号,发现人类的2号染色体长度几乎是猿类中等长度染色体长度的两倍。    将基因标记后观察,人类2号染色体上的基因可以和猿类的12、13号染色体上的基因一 一对应,这个超长的2号染色体就是两条染色体首尾相连融合后的产物。    可是这个发现依旧没能解答上述的问题,两个染色体数目不同但基因相似的个体,似乎是不能够产生可生育的后代。    著名的不育杂交个体骡子就是个很好的例子,马的染色体数目是64条,驴的染色体数目是62条,两者的杂交生下的骡子染色体数目是63条,没有生育能力。 骡子    其实“染色体数目不同会产生生殖隔离”的观点是完全错误的,驴与马因为在基因上的差异较大才导致了生殖隔离。    家马与普氏野马就是最好的反例,普氏野马的染色体为66条,比家马多出两条,但因为两者的基因差异很小,并没有产生生殖隔离,子一代可育。 野生普氏野马比大熊猫还稀有,图为人工放归的普氏野马    所以,当初的人类也并不存在因为染色体数量变化而导致的生殖隔离问题。实际上,染色体仅仅是在细胞分裂过程中短暂存在的一种形态,因为其形态特殊,易被碱性染料着色,所以被广泛用于遗传学研究。 龙胆紫染色的细胞    史前人类所出现的染色体数目变化有它的特殊性,将原本两条染色体融合成了一条,仅仅是改变了遗传物质某一阶段的形态,而并没有大量丢失遗传物质。    以现代进化论的观点,任何物种的突变都不是一蹴而就的,虽然存在第一个突变的个体,但基因遗传必须得从种群的角度考虑,只有当一个突变基因是有利于物种生存的,且出现概率足够高才有可能稳定遗传下去。    虽然我们无法得知当初的染色体融合是如何发生的,但我们可以大胆地设想。    也许在人类与猩猩还没有分家的年代,有某一个种群中产生了一个变异,这个变异会增加某些染色体融合或易位的概率,并且伴随着一些优势变异遗传下去,此时拥有这种变异的个体并没有出现异常。    这个变异在种群中出现的概率渐渐地增加了,终于诞生了第一个染色体异常的个体,也许他/她没有能产生健康的后代,但当这样的个体陆续出现,总会有两个只有46条染色体的个体结合,生下健康的后代。 人类的2号染色体    也许当两条染色体融合后,这个变异就失去了作用,变异可能导致了某条染色体的端粒(在染色体两端保证染色体独立性和遗传稳定性的DNA)丢失,以至于容易与其他染色体发生融合,但融合后另一条染色体又带来了新的端粒。    有一种所谓“夏娃理论”认为,现在世界上所有的人类很有可能都拥有一个共同的老祖母,我们细胞的线粒体中都含有同源的遗传物质,而线粒体只能由母亲传给后代。    这位“夏娃”的染色体数目自然是46条,很有可能就是是第一批生下能稳定遗传的后代的雌性之一。    这个变异也许也并没有丢失,它可能增加了人类突变的概率,让人类脱颖而出,缺失的染色体只不过是漫漫进化路上巧合的小插曲,但同时也给人类带来了许多染色体变异遗传病。    与人类相比,我们的猩猩亲戚们似乎并没有那么多的遗传疾病。 人类可能因为这个变异而崛起,那会不会也因为这个变异而被遗传疾病所困,走向灭亡呢? 内容为【SME】公众号原创 欢迎转载
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每天一条负能量-14
zhujieying 2016-3-6 18:27
和某著(dou)名(bi)青年科学家聊天: 我:认识Kathrin Plath吗? 他:认识啊 我:男的女的? 他:X染色体权威清一色女性 我:那Y染色体会j不会是男性? 他:bingo ......然后神补刀来了...... 他:一般宣称Y要消亡的,不是女就是gay
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以ggplot2绘制GWAS中染色体遗传力与长度回归图
smileleaf 2016-1-6 15:11
script如下: data - read.table(chrome_bs.csv,header=T,sep=,) #csv文件有标题行,至少含两列数据染色体长度(size)和染色体遗传力(h2) library(ggplot2) tiff(chrome_bs.tiff,height=1600,width=2400,res=300,compression=lzw) ggplot(data,aes(gene,bs))+geom_point(cex=10,pch=21,bg=green,col=red)+geom_smooth(method=lm,colour=blue,size=1.5)+geom_text(aes(label=chr))+xlab(Chromosome genes)+ylab(Chromosomewise heritability)+theme(axis.text=element_text(size=12,face=bold),axis.line = element_line(size =1.2,colour=black),axis.title=element_text(face=bold,size=16))+scale_x_continuous(breaks=seq(0,3000,by=400))+ggtitle(Bivariate Stream) dev.off() 结果类似下图:
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中国人囊性纤维化的重新认识【Editor's Choice】
WileyChina 2015-2-12 09:28
近日,中国医学科学院协和医学院的Yaping Liu,Zhang Xue及其同事 在 Respirology ( 2013影响因子:3.495, 15/54 (Respiratory System)) 上发了 Characterization of gene mutations and phenotypes of cystic fibrosis in Chinese patients (点击即可阅读原文,本文当前可以免费访问) , 文章介绍了对中国人囊性纤维化(CF,cystic fibrosis,CF)的新认识,对于中国医疗工作者了解这种欧美白人中常见的一种常染色体隐性遗传病很有意义。本刊编辑更将此文章选为近期的“Editor's choice,我们也邀请了本文作者为该文章写了简短摘要。 中国人囊性纤维化的重新认识 囊性纤维化( CF , cystic fibrosis , CF )是欧美白人中常见的一种常染色体隐性遗传病,发病率约 1/2000 。 CF 因囊性纤维化跨膜传导调节因子( cystic fibrosis transmembrane conductance regulator , CFTR )的基因突变导致。一直以来, CF 被认为是亚洲罕见的疾病,在中国 CF 相关的研究非常少,过去的三十年中国际上仅有不到 30 例中国人 CF 的相关报道。本研究中,我们报道了目前中国大陆最大的单中心囊性纤维化病例,在 2 年时间中发现了 7 例中国的 CF 患者。我们详细描述了这些患者的临床特点和基因型。我们发现中国人的 CF 患者有着与高加索人种不同的临床表型, CFTR 基因突变类型也完全不同。从本研究中,我们得出以下经验: 1 ) CF 似乎并不像我们之前所想象的那样罕见; 2 )使用欧美 CFTR 常见突变组成的突变筛查平台来筛查中国的 CF 患者往往没有阳性结果。因此无论是中国的医生还是西方的医生,都应该知道基于欧美 CFTR 突变谱建立的 CF 筛查平台对中国裔的患者并不适用;临床医生应该关注那些临床表型并不典型的类 CF 的中国裔患者。 补充: 囊肿性纤维化(英语:Cystic Fibrosis,CF),亦称为囊性纤维化、囊肿性纤维变性、囊肿纤维症或囊纤维变性,是一种常见的遗传疾病。此病症会影响病患的全身,导致逐渐的行动困难以及提早死亡。最常见的症状是因为长期反复的肺部感染所导致的呼吸困难,其他可能的症状包括鼻窦炎、发育不良、腹泻以及不孕。(维基百科) 囊性纤维化(CF)是白人中最常见的致寿命缩短的遗传性疾病,美国的发病率约为1/3300白人婴儿,1/15300黑人婴儿,1/32000亚裔美国人;30%的患者是成人。囊性纤维化(cysticfibrosis,CF)是一种侵犯多脏器的遗传性疾病。主要表现为外分泌腺的功能紊乱,粘液腺增生,分泌液粘稠,汗液氯化钠含量增高。临床上有肺脏、气道、胰腺、肠道、胆道、输精管、子宫颈等的腺管被粘稠分泌物堵塞所引起一系列症状,而以呼吸系统损害最为突出。 (A医学百科) 各位科学网的博主们,如方便,请移步这里: http://www.diaochapai.com/survey1401401 ,支持一下Wiley的作者调研。
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[转载]GWAS
j314159 2014-10-31 16:22
IBD 定位 :主要利用系谱资料中观察到的非重组频率来确定连锁不平衡,基本思想是:假设性状基因可以追溯到若干世代前发生的突变,那么,具有相同基因的个体,在该基因周围应具有相同的染色体片段( IBD 片段),在世代延续的过程中,基因与周围标记发生重组,使得该 IBD 片段的长度不断减少,如果能找到这样一个 IBD 片段,而且该片段足够小,我们就可以说将基因精细定位在这个片段上。 GWAS 基本思想: 应用于复杂性状,采用 CASE-CONTROL 试验设计,比较全基因组范围内所有 SNP 位点的等位基因或者基因型频率在 case 与 control 组中的差异,如果某个 SNP 位点等位基因或基因型有病例组中出现的频率明显高或低于对照组,则认为该位点与疾病之间存在关联 GWAS 具备的两个条件 : 一是要有遗传背景一致或相似的资源群体;二是要有覆盖全基因组的高密度的标记, 重点考虑几个方面的问题 :性状的遗传基础,样本量的大小,表型的测定,质量的控制,合理的试验设计,统计分析方法等 GWAS 研究设计相关问题 : 1. 样本量和表型的选择:样本大小一致的观点是越多越好,至少要上千。 2. 数据的质量控制:基因型缺失大于 10% 个体以及 SNP 需剔除;不符合 HWE 的 SNP 剔除; MAF 小于 0.01 的 SNP 应剔除 GWAS 试验设计和统计分析方法: 主要分为两种类型的试验设计:基于无关个体的(自然群体)的试验设计以及基于家系群体( Family-based association ) TDT (传递不平衡检验):分析某个等位基因从杂合子的父母传递给后代的机率是否高于预期值( 50% ) 随机群体:单标记连锁不平衡回归分析( MMRA )与 TDT 方法相比,检测效力更高 关于 GWAS 多重检验标准与假阳性的关系 Bonferroni 校正:为最为保守的一种方法,假阳性最低,然而存在校正过度的可能,因为标准最为严格,可能会一定程度上影响检验的效力。 控制错误发现率 FDR 法:最为宽松的一种校正方法,因此假阳性率较高 假阳性率只能通过多重比较尽量降低,不能避免,重复验证是比较好的解决办法。 GWAS 的群体分层问题 群体分层检验: Q-Q plot 解决办法: 1 基因组控制法:卡方检验 2 结构关联法(软件 STRUCTURE ) 3 主成分分析
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少坐常动,抗癌助寿
热度 26 何裕民 2014-10-27 16:36
最近,国外不少研究机构先后报道了关于运动抗癌促长寿的研究结果,颇有启迪意义。 今年9月一期的《英国运动医学杂志》发布了一项研究,结果证实:少坐并适当运动,的确有助于延长染色体端粒长度,从而延缓衰老。而久坐不利于身体健康,且常常会导致许多慢性病,包括一些癌症盯上你。 生物学研究证明:人体细胞内的染色体上有称作端粒的特殊结构,它好比鞋带两头防止磨损的“保护帽”。人出生时,染色体端粒都有一定长度。但随着细胞不断分裂和老化会慢慢变短。因此,端粒长度被视为判断衰老程度的重要标志。 瑞典卡罗琳医学院等机构的研究人员征集了49名老年人,这些人原先均有久坐习惯,体重超标。研究人员将他们分为两组,一组接受为期6个月的健身训练,另一组则作为对照组,不干预他们的生活习惯。在此期间,研究人员每天记录他们的运动时间与坐着的时间。 在试验开始和结束时,研究人员对这些人的血样进行了检测,以评估他们血液细胞中染色体端粒的长度。结果发现,减少坐着的时间、参与健身训练的老年人端粒有所延长,对照组则没有明显变化。而端粒有所延长,意味着该细胞的寿命有所增加,也就是增寿。 研究人员说,不良饮食习惯、吸烟或患病都会加速端粒受损,端粒受损则一方面寿命缩短,另一方面则癌症等容易盯上你(细胞因为衰老而易癌变),而简单的改变久坐习惯,就可使端粒延长,这对于寿命和健康都有好处。何乐而不为呢! 另一项稍微早几天(8月份)的研究报告揭示了同样道理:每天步行一英里 (约合1.6公里,3里多地),癌症死亡风险可以减少约一半。 英国麦克米伦癌症援助组织及专家参与的一项研究显示:体育锻炼是一剂“灵丹妙药”,乳腺癌和前列腺癌的患者可通过锻炼降低最高达40%的癌症死亡风险。而对肠癌患者,步行可使死亡风险减半。 按照一般人的中等速度,每天3华里(一英里),也就是不消步行20分钟。 麦克米伦癌症援助组织和漫步者协会管理的一个步行团体发起了“漫步有益健康”运动,专家参与了前后追踪研究,发现体育锻炼的确可以减少癌症治疗过程中的某些不良副作用,如手臂肿胀、焦虑、抑郁、疲劳、行动不便和体重变化。 专业机构估计,在英国癌症患者中,80%的人的活动量达不到建议的水平。 伦癌症援助组织首席执行官夏兰德韦恩说:“我们不能再继续无视这个非常简单且显而易见的解决方法。今天的研究强调了一个非常简单的事实:走路可以活命。体育锻炼是一剂灵丹妙药,医疗保健专业的人员必须把体育锻炼(如步行)作为癌症康复的常规药方开具给病人”。 51岁的桑德拉塞斯住在米德尔塞克斯,经过几年的黑色素瘤治疗后2011年加入了当地的“漫步有益健康”组织。她说:“我患癌好些年了,最糟的时候连50米的都走不了。当我加入‘漫步有益健康’组织后,他们给了我迈出重要的第一步的动力,使我重返体育锻炼。从那以后,我便有了力气,我开始感到更快乐,也不那么累。” 步行锻炼的效果不仅仅是简单的控制体重,虽然控制体重能减少体脂产生的促癌激素。最新的看法是,锻炼可分解雌激素,产生“好”的代谢物,降低某些癌症的风险。也可以增长细胞的端粒。 其实,这真的是老生常谈了。早在《黄帝内经》时代,中医学就倡导人欲常动。养生大师陶弘景、孙思邈都有名言:“人欲常动,但不可大疲”。我们也坚持认为这是原则,坚持经常动动,步行为主,或游泳,或跳跳漫步舞,但不可走极端,运动量过大(大疲);既可促进长寿,也可抗癌防癌。 几年前曾经跟着我读研究生的张彩老师(现已毕业留校),在上海市教委科研项目支持下,对我校在校大学生进行调研及追踪研究。发现今天63.3%的大学生处于疲劳状态,28.7%为轻度疲劳;运动及锻炼不足是导致他们疲劳的重要因素。研究证实:规律合理的运动锻炼是缓解大学生疲劳的有效途径。该结论发表在2013年一期的《运动》杂志上。 当然,我们在此特别要强调:欲速不达,拼命加强运动量,于事无补,反而可能会导致不测后果(我在《癌症只是慢性病》书中介绍过多例教训)。万事适度,这是颠扑不灭的真理。所谓适度,每天步行(非疾行,而是一般速度)20分钟,约3~4里地,就是标准。
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论姐弟恋的合理性
热度 20 xiazhi397288 2014-7-14 02:00
以为我们在讨论爱情?其实我们要讨论寿命。 生同裘,死同穴是对一段生死相伴爱情故事的描述,但要真做到“但求同年同月同日死”,还得看男女两人寿命是否一样长。 也许大家稍微扫一下周遭,就不难发现,各大媒体会经常出现这般字眼:女性的(平均)寿命通常比男性的要长。但具体长多久呢?既有说三四年的,也有说五六年的。大体也就这样子了。有统计数据表明,在85岁人群中,女性比男性多,比例约为6:4;而在100岁的人群中,这一数据更加的失衡--女性人数为男性人数的两倍还多。也就是说,如果男性再比女性大很多的话,那爱情的终点或许注定只能是一个人的孤单了。 许多研究从生活习惯、压力、疾病影响等方面论证了女性比男性寿命长的事实,其实最本质的原因,还是要从为什么人会衰老找起。 衰老这个话题,复杂而深奥。它与基因、染色体端粒长短、DNA损伤、以及表观遗传等有关,衰老的终点就是死亡,我们再来看看在这些方面,女性与男性相比,优势是什么。 基因 科学家致力于发现长寿基因,并已窥探到了些许长寿的深层密码。2009年,我国科学家发现了与长寿相关的FOXO1A以及FOXO3A基因,进一步还探明了FOXO1A基因与女性长寿的关联更为密切,但FOXO3A基因却未表现出性别差异。而同年PNAS上发表的一篇德国基尔大学医学院研究团队发表的报告则表明FOXO3A基因在百岁老人体内更普遍存在。 FOXO1A和FOXO3A说起来可不简单,很会折腾,好似到处都不难发现它的身影:不仅与胰岛素通路相关,在细胞生长、调控、凋亡及血管生成等方面起到了重要作用,还在平衡胰岛素敏感性,参与癌症、免疫等方面占据着重要地位。据此,科学家们推断,FOXO3A很可能是通过调节胰岛素抗性来影响寿命,而FOXO1A则除此之外还有通过影响女性生殖系统而影响寿命这一功用。 线粒体DNA 雌性比雄性长寿的现象广泛存在于许多不同的物种(有的雌性还会在交配后把雄性吃掉),造成男女平均寿命差异的原因之一,与线粒体DNA的突变有关。 线粒体几乎是所有动物能量的供应站。研究者针对不同起源的雌雄果蝇进行线粒体相关实验(果蝇种群中唯一的遗传区别存在于线粒体的起源),结果显示雄性之间的寿命长短及老化速度差异很大,雌性间却没有这种差异。这表明线粒体基因组中存在的多种突变,影响了雄性的寿命和老化,但对雌性没有这方面的影响。 虽未经人体实验证明,但线粒体DNA的基因遗传在物种间是一样的。遗传过程中,子女的基因来源于双亲,但线粒体只会从母亲处获得。这表明在千万代进化过程中,线粒体从母亲处遗传给子女,产生的有害变异积累将影响男性寿命及老化,女性则不受此影响。 当然,线粒体变异的日积月累并未导致男性灭绝,这可能是有另外一些基因对男性带来的益处与线粒体变异带来的危害相制衡了,这种基因的发掘,相信不会太久。 睾丸素 睾丸素可能是男性寿命不长的因素之一,这个结论是从科学家分析太监寿命得出来的。 睾丸素是男性特有的激素,之前研究也发现,绝育的公狗比功能完善的公狗寿命更长。2012年的一则报道称,韩国仁川市仁荷大学的生物学家Kyung-Jin Min 找到了一本记录太监家族的族谱,研究人员经过史料比对,从385名太监中找出81名生卒年有确切依据的样本,并将他们的寿命与同时代的正常男性比对,发现太监比那些未阉割的男性多活了14年到19年,甚至地出现了3个百岁老人! 这项研究的结论还需更多科学分析和数据的支持,但它已经揭示了睾丸素可能是左右男性寿命长短的因素之一。加以时日,哼哼,你懂的! X染色体 美国杜克大学遗传学家Huntington Willard教授曾表示,从生物学角度看,女性要比男性更复杂、更富于变化。女性有两条X染色体,一条是活跃状态,另一条原本被认为沉默的X染色体并不沉默,其中大约有20%的基因处于活跃状态,可男性只有一条X染色体处于活跃状态,另外相对较短小的Y染色体上的基因数量大约只有75个。 从修复DNA损伤方面来看,X染色体起到了至关重要的作用:调节人体细胞增殖的某些酶基因定位在X染色体上。增殖相关的酶可促进细胞更新,对肌体永葆活力贡献颇丰。在这方面,少一个X染色体的男性当然就处于劣势啦。 而且许多遗传病“传男不传女”,X染色体携带了多种遗传病,对于只有一条X染色体的男性来说,患病的几率大大高于女性。 Y染色体缺失 说起来,男性的苦楚可多呢,不仅平均寿命比女性短,而且相对女性是更容易患癌症的。今年乌普萨拉大学研究团队称男性寿命较短和患癌率更高是与血细胞内Y染色体的缺失有关。 今年Nature Genetics上的一篇文章讲述了这么一个故事,研究小组长期跟踪一组老年男性,通过对这1600多位老男人血样DNA的分析,发现,一部分白血细胞的Y染色体缺失。而这其中的大部分缺失Y染色体的男性,则表现出具有较短的寿命。 看来Y染色体的作用不是微弱的。不仅如此,Y染色体还在肿瘤的发生发展及抑制过程中发挥着重要的作用,或许可以据此来预测男性患癌概率及风险。 看了这么多女性比男性长寿的科学解释,大家就不要再把姐弟恋视为值得奇怪的事情了,从女性比男性寿命长这个角度来看,姐弟恋更符合“爱到生命尽头”、不要“此恨绵绵无绝期”的极致呢。 对了,女性也不要再对伴侣比自己更经得起流年摧残而耿耿于怀了,他们可能是牺牲了生命长度为代价的。
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各位乡亲各位父老, 进来看看吧!
热度 2 duke01361 2014-6-20 09:56
各位乡亲各位父老,潘学峰斗胆求乡亲帮助征集以下神经-肌肉退行性疾病病友志愿者:亨廷顿、脆性X染色体、佛理的利息、小脑-脊髓共济失调....请务必拥有分子诊断证据。每个疾病组20人即可。拜托!打扰!恭候!
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父亲这个角色
热度 1 duke01361 2014-6-15 16:42
不知道今天这个父亲节的由头,但既然说是“父亲节”,那就给“父亲”下个定义。说说“父亲”这个角色。 “父亲” 如何定义? 生物学上的父亲是只负责提供“基因”的雄性。子女体内的一套“基因”来自一个雄性人体。而且这位提供基因的雄性个体的性别决定基因直接决定了子代的性别,比如男性染色体中决定性别的Y 染色体就必将来自父亲,而且肯定要发挥正常功能,与女性性别有关的是X 染色体,有两条,其中一条来自父亲,但不一定非得有活性。 人体内除性别有关的性染色体之外,其他二十二对染色体叫常染色体,红红火火 生物界最悲壮的父亲 最悲壮的父亲角色是螳螂 螳螂父亲在性交的同时不只是贡献自己的基因,几乎同时也要贡献自己的肉体。当他把精虫送到母螳螂体内的同时,在另一边,母螳螂会一口一口地把他吃掉。 精尽而亡的鼠爹爹 有一种鼠类,一只雄性负责为许多雌性提供性服务。这个鼠辈生存的唯一意义就是为了满足众多雌鼠做母亲的需要。当母鼠生殖时节来临之际,雄鼠就会异常忙碌,直到精尽而亡。 父性的进化 接下来要说的也许才是“父亲”的伟大之处,父性。 自然界中大多数雄性只是被塑造或赋予了基因散播者的角色。但人类的父亲则附加了更多的责任。 至于“父性”的特征问题,我觉最好请社会学家们进行讨论。 我只想强调两点:提供安全保护和提供食物,有的也负责教育和学习
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生儿生女可以选择吗?
热度 20 DNAgene 2014-5-23 10:06
选择生儿生女,在我们国家是一种很封建、很落后的想法。我们的先进思想是生男生女都一样。 我是教生物的老师,这里讨论的不是具有先进思想的人类,而是没有思想的动物。不是基于聪明的头脑,而是基于自然选择所塑造的动物的本能,可能从分子、细胞到组织器官甚至行为上的本能。 生儿生女可以选择吗?这样的问题,不同生物学家会有两种不同的思路。 一种思路是大家熟悉的,从动物所具有的分子、细胞、组织器官乃至行为特点,思考研究这一目标是否可能实现,是否存在可能的机制。女性生殖器官是否有能力将仅有一个染色体区别的两类精子(X或Y)区分开并区别对待呢?之前也有些传说,比如酸儿辣女,妈妈喜欢吃酸的,生男孩,喜欢吃辣的,生女孩。可笑的是,这样的传说,换个地区,就反了。西方人 urges would-be moms to eat a more acidic diet if they want to have a girl (建议准妈妈要想生女儿就要多吃酸的食物)。好像准妈妈的饮食影响体液的酸度,体液的酸度使两种(X和Y)精细胞活力出现差别,进而达到选择胎儿性别的目的。这些传说,基本上都是在类似于张悟本粉丝那样的人群中流传,没有任何科学根据,不被科学界认可。除了传说,之前没有任何严肃的科学证据显示动物存在区分两种精细胞的能力。 关于生男生女的另一种思路,是进化生物学家的想法,自然选择有没有可能进化出这种能力。主要讨论具备选择生儿生女能力这一特征的个体是否存在自然选择上的优势,这种突变是否会在种群中扩散开来。这一思路的一个前提是,随机突变,自然界可以出现各种各样稀奇古怪的变异,我们假定这一突变可以并且已经产生了。 1973年,哈佛大学的两位研究人员Robert L. Trivers和Dan E. Willard,从进化生物学的角度,提出动物可能具备选择生儿生女的能力。他们的假说基于一个动物界常见的特征,就是一个雄性动物的精细胞足以为很多很多雌性个体的卵细胞受精。也就是说,一个强壮的雄性个体(如狮王、猴王)所拥有的子女数量远大于一个强壮的雌性个体所能生育的子女个数。如果一位妈妈很强壮,她生出来的子女在下一代的竞争也都占有明显优势,她生儿子会比生女儿拥有更多孙辈后代。反过来,一位妈妈如果很孱弱,生的后代体格在群体中中等偏下,那么她如果生儿子,她的儿子没有机会成为猴王或狮王,她生了儿子和没生孩子一样,她的基因就此打住了、随着她和她儿子的死亡而从地球上消失。如果她选择生女儿,则不一样了。雌性之间竞争远不像雄性那样激烈,她生的女儿还是有机会为她生育外孙、传承接代的。这些权衡不是有意识的权衡,而是自然选择这双无形的巨手在操作。作者也找到了一些动物后代不是雌雄性比1:1的证据。 在我看来,这一假说还是很玄。两种精细胞这样微小的差异,雌性动物体内什么样的机制能够把它们区分开呢?随机突变是可以产生各种各样稀奇古怪的变异,但还有一个前提,就是进化时间足够长,使各种突变有机会出现。区分两种精细胞这样微妙的突变,动物的进化历史有足够长的时间吗?还是运气好,这一突变碰巧了产生了(就像抓彩票一样,所有突变的平均发生频率虽然低,但个别个体还是可能撞上好运的)。因此,上课的时候,我只是把生儿生女的问题作为启发思维的案例讲给学生听,没有把他当成成熟或者可靠的理论讲。 今天看到网络期刊The Scientist的一篇科普文章《 Female Pigs May Sense Sex of Sperm 》“The oviducts of pigs exhibit different gene expression profiles depending on their exposure to sperm with either an X or a Y chromosome, a study shows.”介绍了最近在BMC Genomics上发表的一篇论文C. Alminana et al., “ The battle of the sexes starts in the oviduct: modulation of oviductal transcriptome by X and Y-bearing spermatozoa ,” BMC Genomics, 15:293, 2014. 在哺乳动物中,确实发现了输卵管针对不同性别的精细胞产生了不同的基因表达方式,输卵管的组织免疫体系可能对不同精子产生差别影响。 当然,离确认输卵管能选择不同精细胞还有一定距离,还需要更多证据。但毕竟已经迈出去了第一步。是时候了,我们应该严肃认真对待Trivers和Willard的假说。公奶牛也不产奶,但公黄牛耕地更有力,基础研究不仅是玩玩而已,这方面研究的成果对家畜育种将帮助很大。 顺便鼓励一下年轻的科研人员,你们的思想所受的束缚最少,勇敢地提新想法吧,不管最后证明是对是错,只要根据现有的科学知识,是一个合乎逻辑的想法,就大胆地去发表它。说不清将来哪一天,你的想法启发了他人的实验研究,别人证明了你的假说。如果你想发表生物学假说,我可以帮助选择期刊。
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[转载]基础知识普及-染色体
xyj20020204 2014-1-7 13:52
Kornberg根据生化资料,特别是根据电镜照相,最先在1974年提出 绳珠模型 (beads on-a-string model),用来说明DNA·蛋白质纤丝的结构。纤丝的结构单位是 核小体 ,它是染色体结构的最基本单位。 核小体的核心是由4种组蛋白(H2A、H2B、H3和H4)各两个分子构成的扁球状8聚体。我们知道,DNA分子具有典型的 双螺旋 结,一个 DNA 分子就像是一条长长的双螺旋的纤丝。一条染色体有一个DNA分子。DNA双螺旋依次在每个组蛋白8聚体分子的表面盘绕约1.75圈,其长度相当于140个 碱基对 。组蛋白8聚体与其表面上盘绕的DNA分子共同构成核小体。在相邻的两个核小体之间,有长约50~60个碱基对的DNA连接线。在相邻的连接线之间结合着一个第5种组蛋白(H1)的分子。密集成串的核小体形成了核质中的100埃左右的纤维, 这就是染色体的“一级结构 ” ,就像成串的珠子一样, DNA 为绳,组蛋白为珠,被称作染色体的“ 绳珠模型 ”如图→在这里,DNA分子大约被压缩了7倍。 染色体的一级结构经螺旋化形成中空的线状体,称为 螺线体 或 核丝 或螺线筒或螺旋管,这是 染色体的“ 二级结构 ”,其外径约300 埃 ,内径100埃,相邻螺旋间距为110埃。螺旋体的每一周螺旋包括6个核小体,因此DNA的长度在这个等级上又被再压缩了6倍。 300埃左右的 螺线体 (二级结构)再进一步螺旋化,形成直径为0.4 微米 ( μm )的筒状体,称为超螺旋管。这就是 染色体的“三级结构” 。到这里,DNA又再被压缩了40倍。超螺旋体进一步折叠盘绕后,形成 染色单体—染色体的“四级结构” 。两条染色单体组成一条染色体。到这里, DNA 的长度又再被压缩了5倍。从染色体的一级结构到四级结构,DNA分子一共被压缩了7×6×40×5=8400倍。例如,人的染色体中DNA分子伸展开来的长度平均约为几个厘米,而染色体被压缩到只有几纳米长。
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脆性X染色体综合症及其关联的共济失调-上帝偏爱女人的证据
duke01361 2013-10-13 00:54
脆性X染色体综合症及其关联的共济失调-上帝偏爱女人的证据 创世纪的时候,上帝按照他自己的样子创造了这个世界上的第一个男人-亚当,后来又觉得亚当孤苦伶仃的样子实在堪怜,于是便取了亚当的一根儿肋骨,制造了夏娃,自此亚当成了夏娃的男人,而夏娃自然就成了亚当的女人! 夏娃听信了蛇的“谣言”,鼓动她的男人偷吃伊甸园里“智慧树”的果子,因此,男人本应该更聪明! 其实,上帝创造亚当,本意是希望他能够做到“难得糊涂”,因为太过聪明会凭空惹来不少麻烦,甚至是杀身之祸,比如三国时期曹操就因为杨修太聪明而把杨修杀无赦...这样男人之间难免会自相残杀... 为了避免这种自相残杀的惨剧发生,也鉴于亚当已经偷吃了那智慧树的果子,上帝于是采取了必要的补救措施-用一条濒临“灭绝”的Y染色体替换掉了亚当体内的一条X染色体,这样使得亚当染色体为XY,而来自亚当肋骨的夏娃依然保留了两条XX染色体,这最终成了男人和女人的内在区别。 上帝把决定人的智慧的基因放在人的X染色体上,并在相应基因的一端插入了一段“垃圾”DNA,这段垃圾DNA就是我们现在已经搞明白了的“CGG”重复序列! 智利中等的人,这段垃圾CGG的重复程度一般比较短,不多于60个重复单位,但很麻烦的是,这段重复序列会像彼诺曹的鼻子那样变长! ( From: Tremor Other Hyperkinet Mov (N Y). 2012; 2 : tre-02-63-375-2. Published online 2012 May 18. ) FMR1 mRNA levels increase with increasing CGG-repeat length (gold segments) throughout the premutation range, and undergo a transition to greatly diminished levels in the full mutation range because of hypermethylation of the FMR1 promoter region. In some instances, methylation mosaicism results in continued production of low-to-moderate levels of mRNA in the full mutation range. RNA toxicity in the premutation range is thought to arise through sequestration, by direct binding to the expanded CGG-repeat element within the FMR1 mRNA, of one or more RNA binding proteins that would normally be associated with other mRNAs. Sequestration in turn leads to loss of the normal function(s) of those proteins, which may include splice modulation and regulation of miRNA production, among other functions. Dysregulation of RNA processing is thought to lead to multiple forms of downstream cellular dysregulation. CCG重复序列的长度超过200个重复单位时,这样的男人会在老年时期出现共济失调---表现为“颤抖”(可能——上帝?),我们临床上称之为“脆性X染色体关联的震颤综合征(Fragile X-associated tremor/ataxia syndrome (FXTAS), 而当这段CGG进一步变长之后,这个男人就会发展为典型的脆性X染色体综合征(马丁-贝尔综合征),这种脆性X染色体综合症直接造成男人的智力低下,这是排在唐式综合征之后,造成男人变傻的第二大原因。 读者诸君看到此时可能会茅塞顿开!上帝控制人类“智慧”能力的秘密就在于此! 他拿掉那男人的一条X染色体,并用一条短的不能在短的Y染色体替换它,同时,他又在直接控制智力的基因处插入了一段CGG重复序列,并使这段重复序列“莫名其妙”地变长或变短! 当这段重复序列很短时,那男人的智力会高些... 当这段重复序列变到一定长度,那男人依然是聪明的,但需要表现出“颤抖”--震颤... 当这段重复序列变得更长之后,那男人无需再颤抖,而是失去了大部分的智力, 便成傻子! 难道这一切都“报应”给男人?而不“报应”女人? 确实是这样,因为女人有两条X染色体,比男人多一倍的机会被免于惩罚! 但是,这样的女人只是“缓刑”,她会有50%的可能性使她生的儿子变成Fragile X-associated tremor/ataxia syndrome (FXTAS)或脆性X染色体综合征! 很麻烦的是,CGG这种长短的改变毫无预兆!因为它并不遵守“蒙德尔遗传”(必然性),而是一种“动态”遗传,这里面存在在“偶然性”! 直到目前为止,此类问题依然得不到解决!已经成为世界性的重大难题之一。 非常不幸!老夫在相关领域干了17年!目前虽然没有变傻,但几乎变疯! 因此不得不祷告: 上帝啊!请您饶恕! Fragile X-associated tremor/ataxia syndrome (FXTAS) 脆性X相关的震颤/共济失调综合征( FXTAS ) 是一种尚未给以足够认识的疾病( a significant cause of late-adult-onset ataxia)。 The etiology is expansion of a trinucleotide repeat to the premutation range (55到200 CGG repeats) in the fragile X mental retardation 1 (FMR1) gene. 该基因扩增 200 CGGs 导致脆性X染色体综合症( fragile X syndrome) 是一种最为常见的可遗传性认知障碍和自闭症的发病原因(The most common heritable cause of cognitive impairment and autism) . Core features of FXTAS include progressive action tremor and gait ataxia; with frequent, more variable features of cognitive decline, especially executive dysfunction, parkinsonism, neuropathy, and autonomic dysfunction. MR imaging shows generalized atrophy and frequently abnormal signal in the middle cerebellar peduncles. Autopsy reveals intranuclear inclusions in neurons and astrocytes and dystrophic white matter. FXTAS is likely due to an RNA toxic gain-of-function of the expanded-repeat mRNA. The disorder typically affects male premutation carriers over age 50, and, less often, females. Females also are at increased risk for primary ovarian insufficiency, chronic muscle pain, and thyroid disease. Treatment targets specific symptoms, but progression of disability is relentless. Although the contribution of FXTAS to the morbidity and mortality of the aging population requires further study, the disorder is likely the most common single-gene form of tremor and ataxia in the older adult population.
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[转载]染色体做图程序
aaa0 2013-8-20 23:45
染色体做图程序 #hypoloc ==11]; #hyperloc ==11),] # prepareGenomePlot example # construct genomic positions # Chrompos returns a matrix with the positions of the elements on the plot # You can use all kinds of base graphics functions to annotate the chromosomes #png(chroidem.png) setwd(/home/gsc/houston/upload/rheumatology/scleroderma/chromplot/chromeplot) data-read.table(chrome,head=T,sep=\t,as.is=F) hyperloc=data hypoloc=data postscript(chrosomeplot.eps) par(mar=c(0.1,1,1,1)) library(quantsmooth) CHR-hyperloc # Chromosomes MapInfo-hyperloc # position on chromosome CHR-hypoloc # Chromosomes MapInfo-hypoloc # position on chromosome chrompos2-prepareGenomePlot(data.frame(CHR,MapInfo),paintCytobands = TRUE, organism=hsa,sexChromosomes = TRUE,units=bases,cols=green) legend(topright,legend=c(CNV Gain,CNV Loss), col=c(red,green),bty=n,pch=|) points(chrompos1 ,chrompos1 +0.2,pch=|,col=red) points(chrompos2 ,chrompos2 +0.2,pch=|,col=green) title(main=Figure 1 Distribution of the CNV in human systemic scelerosis,line=0.5) dev.off()
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[转载]Y染色体与姓氏宗族演变关联分析
gaojiange 2013-8-18 15:26
人们的姓氏大多继承自父亲,而Y染色体是严格的父子相传的基因组片段。所以姓氏与Y染色体的遗传应该是平行的,有共同姓氏的男性应有相同或相近的Y染色体类型。然而,多起源、改姓、非亲生、从母姓等社会因素弱化了某些姓氏与Y染色体的关联,此时家谱研究可为厘清父系血缘提供线索。 Y染色体上稳定的SNP突变可以永远在父系后代中流传,可以构建可靠的父系基因谱系;而其上突变较快的STR位点又可以用以估算时间。因此,Y染色体可用以研究很多姓氏宗族的历史,甚至千百年前的历史疑案。姓氏、家谱和Y染色体的研究必将成为历史人类学研究的重要内容。 姓氏与Y染色体的 父系遗传 姓氏最早在中国产生,其历史可追溯到5000年前,主要来源于远古时代各种图腾和地名,“氏”为“姓”的分支,“姓”以别婚姻,“氏”以分贵贱。秦汉以后,姓氏合一,数量大增。据最新统计,拥有13亿人口的中国目前有4100个姓氏。 姓氏最早用于遗传研究是在1875年,乔治·达尔文通过分析堂(表)婚得出了英国同姓通婚率和不同阶层的堂(表)近亲通婚率。由于居民出生、结婚和死亡等大量相关数据的易得性,姓氏分布与同姓率被广泛用于研究群体遗传结构、迁徙率等。此外,姓氏还在流行病学方面得到了应用。 虽然姓氏在宏观上被用于分析群体遗传结构,但是姓氏并不完全遵从父系遗传。就中国的社会情况而言,收养、继养、入赘,甚至直接改姓,都会影响姓氏与父系血统的关联程度。另一方面,中国大多数姓氏起源于春秋时期的各个封国,当封国内的百姓都以国为姓的时候,这些同国百姓的血统可能本来就不一致。这就造成了很多比较大的姓氏内部遗传结构不一致。 与姓氏不同,人类的Y染色体直接代表着父系遗传,永远是父子相传的,不会受到任何社会文化和自然因素的影响。人体内有23对染色体,其中22对常染色体中,每一对性染色体都有一条来自父系,一条来自母系,两条染色体在传代过程中对应的部分会发生交换,从而造成混血的效应,就是遗传学上说的重组。另一对性染色体包括X染色体和Y染色体。在女性体内,X染色体也是成对的,分别来自父母双方,所以也不能避免混血的影响。而在男性体内,却只有一条来自母亲的X染色体和一条来自父亲的Y染色体。当一名男子有了儿子,他的X染色体不会传给儿子,只有Y染色体会传给儿子。所以人体性染色体的遗传方式决定了Y染色体遵从严格的父系遗传(见图)。 人类Y染色体DNA大约包含6000万个碱基对,其中染色体两端的5%为拟常染色体区域,在传代过程中与X染色体相应区段会发生重组,而主干部分的95%为非重组区域,不与任何染色体发生重组。所以,Y染色体主干部分的此特性,保证了子代能完整地继承父代的Y染色体主干而不受混血影响,保证了Y染色体主干的严格父系遗传。 所以,当姓氏已经无法作为追寻祖先的可靠标记的时候,以现代的分子生物学技术为基础,研究Y染色体主干的类型分布,是直接追溯群体或者家族的父系起源的最佳方法,是验证祖先与后代的父系关联的唯一手段。实际上,在一段有较可信历史记录的时期内,整个家族的姓氏与父系遗传的关联是可以保证的,所以家族的姓氏往往与固定的Y染色体类型共同传递,紧密关联。 Y染色体在稳定中突变 在一代一代的父子相承的传递过程中,Y染色体也在慢慢地积累着变化。正是因为遗传突变的积累,使得人类父系遗传体系中,距离越远的个体的Y染色体差异也越大。Y染色体上的突变形成的个体差异主要有两大类,单核苷酸多态(SNP)和短串联重复(STR)。DNA分子由四种碱基(A、T、C、G)按照一定的顺序连接而成,SNP是仅仅一个位置上的碱基类型变化。Y染色体上的同一个SNP在人群中一般只有两种类型。STR则是在染色体的特定区段,由几个碱基组成一个单位重复出现,不同的Y染色体上的同一个STR位置往往有不同的重复拷贝数。SNP和STR由于突变性质和突变速度不同,在分析中有着不同用途。 要确立父系遗传体系,最重要的前提是祖先的突变可以稳定地保留在后代的Y染色体上。SNP突变因为突变速率极低,可以做到在后代中永久地保留,后代只能在祖先的突变基础上积累新的突变,而不会丢失祖先的突变特征。通过比较人类与黑猩猩的Y染色体差异,以及大家系中的Y染色体的差异程度,Y染色体上的SNP突变的速率被计算了出来。每出生一个男子,一个染色体位置上发生SNP突变的概率大约为3000万分之一。 实际上由于Y常染区的保守性,以及人类历史上大量男子都没有男性后代保留至今的事实,实际的群体中突变率应该低几个数量级。而我们通常研究的是Y染色体非重组区大约3000万个碱基对的常染色质区,按照每个碱基对3000万分之一的突变率,这个区段内每个男子平均都会有一个新的突变。这个新的突变随机地出现在Y常染区的任意一个点上,如果这个突变了的点上再发生一次突变,那么这个突变就在后代中丢失了,我们就无法通过后代确定祖先的Y染色体突变谱。但是突变点上重复发生一次突变的概率,按照概率计算方法就是3000万分之一的平方,也就是900万亿分之一,相对于人类自古以来的人口,这个概率就近似于零。所以我们可以说,祖先的Y染色体上出现的SNP突变特征在后代中肯定能够找到,而后代只能在祖先Y染色体突变谱的基础上增加新的突变。 由多个SNP突变构成的一种突变谱被称为一种单倍型。单倍型有祖先型和后代型之分。祖先型与所有后代型合称为一个单倍群。一个家族的所有Y染色体理论上都属于一个单倍群,因为其中所有的男性都应该来自同一个祖先。 单倍群的概念可大可小。大而言之,全世界的Y染色体都属于一种单倍群,都来自20多万年前的一个东非晚期智人男子。进而,全世界又可以分为20种主干单倍群,编号从A到T。最古老的A和B单倍群都没有走出非洲,C和D单倍群最早来到了澳洲和亚洲,E单倍群来到了亚洲又回到非洲,F单倍群衍生出G、H、I、J等单倍群在西方形成欧罗巴人种,衍生出K单倍群并形成N、O、P、Q等单倍群在东方形成蒙古人种,其中O单倍群成为了中国人的主流,而Q单倍群成为美洲印第安人的主流。所以Y染色体的谱系构建出了全人类的一部大家谱。 利用Y染色体上稳定遗传的SNP,我们可以构建出个体或家族之间明确的遗传渊源。而且,既然SNP有稳定的突变速率,当我们统计出不同人的Y染色体之间的突变差异数,将差异数除以速率,经过换算就可以估算两条Y染色体之间的分化时间。 但是,由于SNP的突变速率实在太低,个体之间的突变差异散布在Y染色体的各处,只能使用Y染色体全测序来寻找,而目前全测序的成本太高,不可能普遍应用。这一缺点被Y染色体上的另一遗传标记STR弥补了。一些STR位点分布在Y染色体上的固定位置,每一个STR位点内部的重复单位在传代过程中改变着拷贝数,这种改变也是有着固定速率的,STR的突变率高于SNP10万倍。因此STR位点成为了Y染色体上的“时钟”。 姓氏与Y染色体关联的 实践分析 在实际应用中,姓氏与Y染色体是否具有基本相同的和平行的表现还要看姓氏传递是否连续和稳定。多项研究证实各国的姓氏传承是相对稳定的。对于中国的姓氏与Y染色体的相关性,也有许多研究见诸报道。 汉族大姓氏内部的不一致,有很多可能的原因。在理想的情形下,每种姓氏都有一个唯一来源,即该姓氏的奠基者只是一人或是有相同Y染色体单倍型的多人,在姓氏传承过程中没有发生过干扰(改姓、非亲生等),此时一种姓氏可以被一种SNP和STR的单倍型来鉴定。 在中国,姓氏有近5000年的历史,来源复杂,且存在避祸改姓、避讳改姓、过继改姓、皇帝赐姓与贬姓、少数民族用汉姓等等问题。如此,研究中国的姓氏难度极大,但是中国编修家谱的传统对厘清这纷繁复杂的血缘关系有很大帮助。 家谱是一种以表谱形式记载某一同宗共祖以血缘关系为主体的家族世系繁衍兼及其他方面情况的特殊图书体裁。也就是说,入谱者必须是同宗共祖,即使同姓,若不同祖,也不能修入一部家谱之中。在中国的广大农村,人们一直有着同姓聚居的习俗,加上婚姻半径较小,由家谱确定的某一地域内同姓人群,可以认为是有相同或相近Y染色体的父系隔离群体,这也就为分子人类学分析Y染色体DNA多样性提供了极好的研究模型。然而,某些家谱里有假托、借抄的内容,因此对于家谱资料的应用必须审慎。但是在Y染色体检验这种无可辩驳的科学证据面前,任何家谱都可以得到检验和修正。姓氏、家谱和Y染色体的关联研究,必然成为研究中国人起源与演变的重要方式,开创历史人类学研究的新篇章。
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【罕见病专题2】常染色体遗传——重型地中海贫血(thalassemiama
arthurw321 2013-7-27 14:33
重型地中海贫血与疟疾的传播有直接关系。 重型地中海贫血,是一种严重的溶血性贫血疾病(ICD-10-D)。在我国多见于南方沿海地区——广东、广西、云南、贵州、湖南、湖北、四川、福建和台湾地区。主要由于红细胞中血红蛋白的珠蛋白肽链(主要为α或β链)基因缺陷,使一种或几种珠蛋白数量不足或完全缺乏,导致红细胞变小、容易受到破坏而产生贫血症状。地中海贫血依受累基因不同,分为α地贫及β地贫,均属于常染色体隐性遗传疾病。 【临床表现】 (1)α地中海贫血:主要是位于第16号染色体的α-珠蛋白肽链基因缺陷所致。依据缺失的α珠蛋白基因的数目,重型的α地中海贫血分水肿胎儿综合征和血红蛋白H病。前者在胎儿时期即有症状,约于子宫内20周左右出现严重的 溶血、贫血、组织缺氧、胎儿水肿、肝脾肿大、胸腔积水、腹水以及全身皮肤水肿等现象 ,大部分出生后不久即死亡,少数会胎死腹中。后者表现为严重贫血,血红蛋白电泳分析可检测血红蛋白H。 (2)β地中海贫血:主要是位于第11号染色体的β-珠蛋白肽链基因缺陷所致。此型在胚胎及胎儿时期无显著异常,出生3至6个月后开始出现贫血、发育不良、生长迟缓现象等症状,同时有 肝脾肿大、额头或双颊骨突出、牙齿咬合不正、鼻梁凹陷等库理氏(Cooley's)脸型 , 骨骼变薄而易发生骨折 等。 【诊断】 此病的诊断依靠症状体征及辅助检查。地中海贫血呈小细胞低色素性贫血,红细胞大小不均,可见异形、靶形红细胞,网织红细胞增多,红细胞渗透脆性降低,血红蛋白电泳谱异常,应用这些临床血液学指标,可以进行临床诊断和杂合子筛查。X线显示掌骨、指骨骨髓腔增宽,长骨皮质变薄,以后可见颅骨骨板变薄、颅板间有放射状骨刺。基因检测可有珠蛋白链基因部分缺失或突变。 【治疗】 一、地中海贫血是临床常见的遗传性溶血性贫血,广东、广西、云南、贵州和海南等地区是该病高发地区。规范性终身输血和去铁治疗是重型β地中海贫血的关键性治疗措施,而造血干细胞移植(HSCT)是目前根治儿童重型β地中海贫血的惟一途径。 二、国内专家建议重型β地中海贫血患儿血红蛋白低于90 g/L时即应启动输血计划,每2~5周输血1次,每次输浓缩红细胞0.5~1.0 单位/10 kg,输血后血红蛋白维持在90~140g/L。建议每3~6个月进行体内铁负荷评估,常用检查方法有血清铁蛋白、磁共振T2*(MRI-T2*)等。近年来发展起来的MRI-T2*技术,对肝脏、心脏铁过载状态有良好评估作用,可有效地指导对患者的去铁治疗。当输血次数超过10~20次,或血清铁蛋白>1000 μg/L时,建议行去铁治疗。目前临床上应用的铁螯合剂主要包括去铁胺、去铁酮和地拉罗司。对于单独应用去铁胺或去铁酮疗效不佳的患儿,可两种药物联合应用。 但英国的调查报告显示:地贫患儿从10岁开始,生存期出现恒定的下降,有50%以上的患者在35岁前死亡,主要的原因是静脉输注去铁胺(desferrioxamine)的顺应性太差.目前虽然有2个新的口服除铁剂(去铁酮deferiprone和地拉罗司deferasirox)已经使用于临床,但其长期的疗效有待进一步证实.对于一个终身输血的地贫患者,即使采用严格的除铁治疗,亦只能大体上减少而未能根除铁的过载. 三、脾切除或脾栓塞PSE 脾切除对血红查白 H 病和中间型β地贫的疗效较好,对重型β地贫效果差。脾切除可致免疫功能减弱,应在5~6岁以后施行并严格掌握适应证。 四、经过了20多年的研究,实验和临床的资料显示,地贫的基因治疗可能引起许多不良反应.尽管在动物实验有所进展,但进入临床应用尚无时刻表。现有研究还是仅在基因检测和新基因发现领域,对于产前检测和婚前检查等预防措施极为有用。 五、造 血 干 细 胞 移 植 ( hematopoieticstem cell transplantation , HSCT)是目前根治重型地中海贫血(简称地贫)的最佳方法,也是唯一能根治的办法。包括骨髓移植(BM T) 、脐血移植(UCB T)宫内造血干细胞移植、外周血造血干细胞移植(PBSCT) 。 许吕宏, 方建培. 儿童血液疾病研究进展 . Chinese Journal ofPractical Pediatrics, 2013, 28(5). 中华慈善总会罕见病救助办公室,世界卫生组织遗传病社区控制合作中心,中国健康教育中心罕见性遗传病知识手册,2010.1 图片来自网络。 实例: http://www.chinanews.com/sh/2013/06-26/4971460.shtml http://roll.sohu.com/20130624/n379634524.shtml http://news.hsw.cn/system/2013/02/25/051612620.shtml http://health.xinmin.cn/jkzx/2013/05/03/20058825.html http://news.hexun.com/2013-06-21/155384252.html http://news.baidu.com/ns?cl=2rn=20tn=newsword=%E9%87%8D%E5%9E%8B%E5%9C%B0%E4%B8%AD%E6%B5%B7%E8%B4%AB%E8%A1%80ie=utf-8
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[转载]英媒:科学家将人类人工染色体成功植入老鼠体内
crossludo 2013-7-13 11:02
​ 人类基因治疗原理(制图:明报) 英国《独立报》报道,科学家首次以人工合成的人类染色体(human artificial chromosomes, HAC),创造出全球首只每个细胞都有HAC的老鼠,可望为治疗基因疾病开创崭新基因疗法。不过,由于涉及人工合成人类染色体,专家估计这一技术将来要通过医学道德审批有一定难度。 《独立报》引述一份未发表的研究称,研究员在实验室以人工合成化学物拼凑出HAC,有别于以往利用现成的人类染色体作剪裁或拼凑。他们创造出的基因工程老鼠,每个细胞都多了一条HAC,是合成生物学(synthetic biology)的重大突破。 积木式拼凑可创新基因序列 合成生物学是指利用不同生物元件(biobricks)排列成基因组作特定功能,甚至创造出大自然不存在的全新基因序列,创造出新的生命体。这种科技有助提高疾病治疗及工业生产的效率。 研究小组成员之一、美国国家癌症研究所的专家库普里娜(Natalay Kouprina)称,这是人工合成的人类染色体首次应用于动物。她解释,研究小组期望创造出一种载体(vector),用以将基因送进人体细胞,以研究人体的基因作用,由于很多遗传疾病都是由基因突变引起,相关研究可望应用于基因治疗,修正由有缺陷的人体基因引发的疾病。 导入HAC不干预原基因组 医学界目前一般以病毒作载体,在病毒中放入健康基因导入人体细胞,从而修补人体的基因缺陷,当中最大问题是新基因只会“随机”插入人体23对合共46条的染色体,有可能扰乱原有基因组的运作。但被称为“第47条染色体”的全新人类人工染色体,在导入人体细胞後,并不会干预原有基因组。 库普里娜称,科学家盼从病人身上抽取皮肤细胞,将它们转化成干细胞,再在干细胞放入“第47条染色体”,导入有缺陷的人体器官或组织,治疗基因疾病。但她承认,要利用HAC治病还有漫长道路。 英国帝国理工学院专家弗里蒙特(Paul Freemont)称,库普里娜研制的“第47条染色体”比人体正常染色体细小,暂未能产生基因疗法的作用。目前美国及日本科学家已利用人类染色体或人工合成化学物,制造出迷你人类人工染色体。英国亦计划拨款7亿港元研究合成生物学,并参与国际研究计划,期望在2018年前制造出包含16条人造染色体的合成酵母,创造出首个拥有复杂基因组的合成生物,为研制疫苗及抗生素等带来突破。(综合香港《明报》报道) 人类人工染色体基因疗法 1)从患有基因缺陷疾病的病人身上,取出皮肤细胞 2)将皮肤细胞转化成干细胞 3)将带有健康基因的人类人工染色体,植入干细胞内 4)带有人类人工染色体的干细胞,移植回病人体内,藉此改正基因缺陷
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[转载]遗传学笔记 染色体 短臂p 长臂q 字母意义
ccqqsunshine 2013-6-26 18:40
p arm of a chromosome: The short arm of a chromosome. The p comes from the French petit meaning small. The letter q was selected to signify the long arm merely because q is the next letter in the alphabet. 也就是说,“p”代表短臂是因为法语单词petit的缩写,而长臂用“q”表示仅仅是因为与短臂相对应,Q紧挨着字母P。
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“基因组街”和“染色体道”
热度 3 SNPs 2013-6-7 06:56
我们HudsonAlpha研究院在成立建楼的时候,专门跟市政府申请了一个贴切的街名:基因组街 (Genome Way). 研究院附近已经留出一大片地作为生物技术产业园,而且在园区中央建了一个非常有特色的公园—一个世界上最大的人工双螺旋(据说在申请吉尼斯纪录): 和别的公园不一样,这个公园被研究院教育部充分利用了起来,做了一个Genome Walk:在小道的周围放了很多科普用的牌子,介绍每个染色体有多大,带有多少个基因,并列出一些和疾病相关的基因。如果那个基因与研究院的某个研究员的课题有关也特意标示出来。 这个Genome Walk成为全阿拉巴马州中小学学生所向往的地方。美国的中小学都有校外课程,field trip, 把教育和娱乐结合起来。这个Genome Walk就成了课外课程的一部分。学生根据一个地图做“寻宝”游戏,找到某个染色体上的某个致病基因就加分! 另外还有参观研究院的实验室,动手从草莓或薯片中提取DNA,检测是否有转基因等活动。 基因组科研(高通量测序),产业化,和教育,是研究院的三个宗旨。教育更是我们的一个特色。 对生物学教育感兴趣的人都应该去上面这个网页看看,里面有大量组织好的教材,内容非常新,实用,有趣。 Neil Lamb博士的讲课总是非常具有吸引力: 每天都能在基因组街和染色体路上蹓跶,有这样的工作环境,我真的感到非常幸运! 相关博文: 哈森阿尔法研究院:The best place to work. HudsonAlpha研究院:创新的一个新模式
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什么决定我爱你
kejidaobao 2013-3-31 15:23
文/杨书卷 随着社会的发展,同性恋已不再是难以启齿的话题。在美国老少咸宜的8点档情景喜剧《摩登家庭》中,就表现了三对“颠覆传统”的现代家庭:老夫少妻配、女强男弱配,还有一对就是男同性恋夫妇,他们还领养了一个小女孩。据相关研究估算,大约3%~4%的人群是同性恋者,按人口比例来说,这可绝对不是一个小数字。 其实,关于同性恋倾向的成因,现在已是一项严肃的科学探索议题。首先,人们想到的是基因,虽然有科学家认为,所有人类的行为都一定有基因参与,但到现在为止,并没有“同性恋基因”被鉴别出来。近日,美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的进化遗传学家WilliamRice提出一项假设,认为其中的原因可能并不在于DNA本身,而是与同性恋者的父母在自身胎儿期对抗异性性激素时,改变了DNA的“表达方式”有关,这一现象本来是为了保护在子宫内胎儿的早期发育才出现的,但是,它却会改变其后代孩子大脑内与“性取向”有关区域的基因活性。 听上去的确挺有新意,但并不太令人惊异,因为长久以来生物学家对同性恋的成因就存有一个迷惑不解的问题:如果从严格意义的达尔文进化论来说,同性恋是应该被淘汰的,因为它无法传递个体基因,所以一定存在一个理由,能够解释为什么同性恋不会随着世代的延续而退出历史舞台,而Rice的研究刚好暗含了这个前提。 传统生物学观点认为,男性胚胎特有的Y染色体会在子宫内产生雄性激素特别是睾丸素,促进男性胚胎的发育,而女性胚胎没有Y染色体也就没有睾丸素。但Rice的研究认为,女性胚胎的肾上腺、胎盘以及母亲的卵巢都会分泌雄性激素特别是睾丸素,事实上,男性和女性胎儿在子宫中经常都暴露在类似数量的睾丸素下。 因此,胚胎发育其实是一场“拉锯战”,随着子宫中性激素水平的波动,与性别有关的基因会被开启和关闭,这其实是一种“保护”胎儿的表现,因为它保持男性或女性以一种稳定的状态发育。但是,不同的人对性激素有着不同的敏感性,这使得基因开启和关闭不尽相同,就造成了一种“表观遗传改变”——DNA序列不发生变化,但基因表达却发生了可遗传的改变。研究显示,一旦这些“表观遗传变化”在孩子出生后持续存在,并直至他们有了自己的后代,那么其中的一些后代便很有可能成为同性恋者。 “表观遗传”现今正是遗传学的前沿热点,它并不符合传统的核内遗传规律,而是在基因的DNA序列没有发生改变的情况下,基因功能发生的可遗传的变化。Rice的假设建立在“表观遗传”之上,其可贵之处在于能很好地解释同性恋的绝大部分现象,例如,同性恋在一定程度上符合了进化的规律,因为其最初的意义是为了帮助胎儿的成长;其次,同性恋有着一定的遗传性,但却无法找出“同性恋基因”;还有,不论是通过本人努力还是外界干预的方式,同性恋后天都很难被矫正过来,等等。 不过,虽然Rice的研究很吸引人,但关于同性恋性倾向的确切成因,至今科学界还难以达成共识。美国明尼苏达大学的进化生物学家MarleneZuk就认为:“研究人员作了一件出色的研究,但为什么一个人会被相同性别的人所吸引,这可能是一个用科学永远也填不满所有空格的问题。”现在,关于基因、激素、发育、社会和文化因素对性倾向影响的研究,还在继续探索之中(1月15日美国TheQuarterlyReviewofBiology)。 在基因层面上对于人格的科学研究,不仅对科学家,对大众也会引发无尽的兴趣。最近,一项“领导能力存在于基因中”的研究也被大众媒体广泛报道。 领导这项研究的科学家、伦敦大学学院的Neve教授说:“通过分析大约4000份个体DNA样本,并与每个个体的工作和关系信息作比较,我们发现了这种被称为rs4950的‘领导基因’。个体之间的领导能力存在差别,其中四分之一可被遗传学解释。” 研究认为,“领导技能通过学习获得”这种传统观念依然成立,但同时,领导能力还是基因特征的一部分,具有rs4950基因将更可能使一个人成为领导者。也许,这一新发现的基因还能帮助我们创造天生的领导人(2月13日美国TheLeadershipQuarterly)。 美国网站SuperScholar近日也公布了一项有趣的研究,它以智商IQ为标准,选出了全球10大在世天才,其中在澳洲出生今年37岁的华裔数学大师陶哲轩,以智商高达230而位列榜单第一位,堪称天才中的天才。著名物理学家史蒂芬·霍金,IQ得分为160,位列第10位。其中,最引人侧目的是位列第4的美国电视剧作家RickRosner,和其他9位天才均是科学家或国际象棋大师不同,他有着不平常的人生履历,做过脱衣舞男、裸模、溜冰服务员和保镖等。据悉,世界上50%人的智商得分在90至110之间,有2.5%的人有智力缺陷(IQ得在70以下),2.5%的人在智力上非常优秀(IQ得分在130以上),0.5%的人是接近天才或天才(IQ得分超过140)。 在世界上,每个人都是独一无二地存在,究竟是什么让你与众不同?虽然科学界已普遍认为,人格的形成是先天和后天因素综合作用的结果,但究竟它们各占多大的“空间”,经常是一个争论不休的话题。例如,对“同性恋”的医学科学认知就从“后天形成”逐步走向了“先天存在”,经历了由“犯罪”到“宽容”的发展历程,1993年,世界卫生组织将没有自我不和谐性障碍的同性恋从精神病中除名,被认为是一大里程碑式的社会进步。随着科学的发展,人类的许多“固有认知”都在逐渐发生着改变。■
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[转载]DNA十字架结构导致染色体易位
crossludo 2013-3-13 17:08
DNA十字架结构导致染色体易位 日本藤田保健卫生大学的一个研究小组报告说,他们发现DNA一种特殊的十字架结构会导致染色体易位。这一发现有助于弄清染色体易位导致的白血病、不孕症等疾病的发病过程。   染色体易位是指两条非同源染色体同时发生断裂,一条染色体的片段移至另一条染色体的断端后,连接形成新的染色体。如果染色体易位发生在体细胞中,会引发肿瘤和白血病,如果发生在精子或卵子中,会导致不孕或流产。   研究人员着重研究了精子中易位发生频率最高的11号和22号染色体,发现易位的断裂点存在特殊的DNA排列,这是一种与通常的DNA双螺旋结构不同的十字架形结构。   研究人员将这种十字架形DNA植入培养细胞后,发现原本负责修复DNA的酶会错误地切断十字架形的DNA,并误认为是在修复11号和22号染色体,而将其重新拼接在一起,导致了染色体易位。这一成果已发表在新一期《自然·通讯》网络版上。
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[转载]Cell Reports:染色体完整性的双保险
crossludo 2013-3-11 12:52
基因组的不稳定性会导致细胞死亡或者引发癌症,现在科学家们发现,细胞中有两个分子机制共同起作用,以避免发生这种情况。南加州大学的科学家们指出,在DNA解链进行复制时,重复DNA处于最不稳定的时期, 此时就依赖异染色质和复制叉蛋白联手对其进行保护。 文章于3月7日提前发表在 Cell Reports 杂志的网络版上。 着丝粒位于X形染色体的中,许多真核生物的着丝粒含有高度重复的序列,以组蛋白H3K9上的甲基化为标志。这种表观遗传学修饰招募包括Swi6和Chp1在内的多种异染色质蛋白,保护着丝粒并确保染色体正确分离。如果由于突变导致染色质结构丧失,细胞中着丝粒处的重复DNA就会变得脆弱,使该处的重排和重组率升高。 研究显示,复制叉蛋白复合体在异染色质结构缺失时,对着丝粒处的重复序列有保护作用。如果复制叉蛋白也存在缺陷,使复制叉的稳定性也受到破坏,更会加重上述问题的严重性。复制过程延迟或失效,会显著增加染色质的重排。这样的“基因组不稳定性”会使遗传信息缺失或改变,导致细胞死亡甚至引起癌症。 领导这项研究的Susan Forsburg是南加州大学的分子生物学教授,他领导团队对酵母进行研究,向人们展示如果同时破坏异染色质和复制叉蛋白,会显著增多异常染色体,甚至导致细胞死亡。 “这项研究能够帮助我们正确理解,不同突变共同产生致命效果的机制,”Forsburg教授说。“重要的是,我们研究中的所有基因都可以在人体内找到对应,而且其中一些基因的突变已经与癌症关联起来。” “我们已经知道, 癌症与表观遗传学修饰改变基因表达有关 ,”Forsburg说。“ 现在我们看到了表观遗传学修饰与复制叉蛋白的协同效应,表观遗传学修饰形成了异染色质结构, 而这一结构与复制叉稳定性一同保护着着丝粒。” 研究表明,异染色质蛋白和复制叉保护机制联手发挥作用,避免异常重组,保护着丝粒完整性并确保染色体正确分离。下一步,研究人员将继续寻找,在这一过程中同样起协同作用的其他因素。
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[转载]LD衰减图的做法答疑
hongli057 2013-3-5 17:01
尊敬的文老师,您好!感谢您一直以来对我的帮助,我有几个问题想请教您,敬请解答。 1、 我想跟您学一下 LD 散点衰减图的绘制,确定不同染色体或基因组、亚群的衰减距离。总体和亚群的散点衰减图是不是只是考虑非连锁的标记,那不在同一染色体上标记间遗传距离如何确定呢? 确定某一染色体上的话是不是以两两标记间的遗传距离做横坐标,以它们的r2做纵坐标来作图,然后以总体的基线r2划线,找到对应的遗传距离?怎么绘制它们之间的拟合曲线呢? 2、 在 LD 计算时,常计算不同亚群不同染色体和同一染色体上的 LD ,如果是 A 亚群同一染色体上的 LD 是不是要计算 A 亚群材料分别在 1A 、 1B 、 1D 、 2A 等染色体上的 LD 看有多少对 LD 及显著的 LD 多少,然后将结果汇总起来?如果是 A 亚群不同染色体上的 LD ,是不是要计算 A 亚群材料在不连锁标记(用于群体结构分析时所选的标记)上的 LD ?确定 r2 平均值的时候是不是所有的都考虑在内,而不只是的显著的 LD ? 祝好! 于?? 我的回复: 于?? 你好, (1)“总体和亚群的散点衰减图是不是只是考虑非连锁的标记”,应该说只考虑在同一连锁群上的标记,不同连锁群上的标记遗传距离无从知晓,“...是不是以两两标记间的遗传距离做横坐标...”基本就是这样做的,拟合曲线可以用SPSS软件、DPS或SAS等软件的回归分析选项来做(如果是SNP数据,TASSEL软件的chart功能可以解决) (2)你第二个问题看的我有点晕,不过我好像明白你的意思。如果你是把“全数据”录入TASSEL软件计算,那么它是不管三七二十一的,会把所有可能位点组合全算出来,关键是你要把你想要的挑出来,比如你想把共线的或非共线的分开,把不同染色体上的分出来,那就需要耐心与智慧,一般要把总LD表导出后,在excel软件里使用高级筛选功能,设定特定的筛选条件来完成。还有一种方法可能就是你说的,根据想要的结果把原始数据分解开,一个连锁群一个连锁群的算,最后再汇总,这样的得到的都是共线标记LD情况。“ 不连锁标记(用于群体结构分析时所选的标记)上的 LD”只要把对应的原始数据挑出来,单算一次就OK了。 (3)作图时只要显著或极显著的R2值。
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莎草科薹草属(Carex)基因组大小及染色体进化
cjj1650 2013-1-30 14:40
图片来源 http://aobblog.com/2013/01/evolution-of-genome-size-in-carex/ 薹草属包含约 2000 个物种,染色体数目变异较大,并具有全着丝粒染色体。除了少数物种(约 2% )的基因组大小被报道以外,其余仍不得而知;基因组碱基构成( AT/GC )更一无所知。 Lipnerová et al . 报道了 薹草属( Carex ) 157 个物种的基因组大小,变异范围在 0.24-1.64 pg/C 之间,基因组相对较小; GC 含量变异范围在 34.8%-40.6% 之间,相比较其他被子植物而言, GC 含量相对较低。在该属的核心类群发现了 7 个多倍体物种。该属非多倍体物种的基因组大小与染色体数目呈强烈的负相关。作者认为, 频繁的染色体融合或分裂 , 很少的多倍化以及普遍的重复序列增殖或去除 ,是薹草属基因组与核型进化的动力。 原文: Ivana Lipnerová , Petr Bureš , Lucie Horová , and Petr Šmarda Evolution of genome size in Carex (Cyperaceae) in relation to chromosome number and genomic base composition Ann Bot ( 2013 ) 111 ( 1 ): 79 - 94 first published online November 21, 2012 doi: 10.1093/aob/mcs239 http://aob.oxfordjournals.org/content/111/1/79
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我国罕见人类染色体异常核型高发吗?
热度 1 hongkuan15 2013-1-25 13:17
我国罕见人类染色体异常核型高发吗?
今天看到一篇新闻, 河北邯郸发现一例罕见人类染色体异常核型 ,新闻旁边发现相关新闻还有不少,且很多发现都为世界首次,全国南北多城市都发现此类染色体异常核型。 染色体是组成细胞核的基本物质,是基因的载体。 正常人有23对,46条染色体。22对常染色体,1对性染色体(XY或者XX) 染色体异常的因素很多,染色体畸变的发病机制不明,可能由于细胞分裂后期染色体发生不分离或染色体在体内外各种因素影响下发生断裂和重新连接所致。以下引自 百度百科 。 1、物理因素:人类所处的辐射环境,包括天然辐射和人工辐射。天然辐射包括宇宙辐射,地球辐射及人体内放射物质的辐射,人工辐射包括放射辐射和职业照射等。 电离辐射因导致染色体不分离而引人注目。有试验证明,将受照射小鼠处于MⅡ中期的卵细胞和未受照射的同期卵细胞比较,发现不分离在受照射组中明显增高,这一现象在年龄较大的小鼠中尤为明显。人的淋巴细胞受照射或在受照射的血清内生长,发现实验组三体型频率较对照组高,并引起双着丝粒染色体异位、缺失等染色体畸变。 2、化学因素:人们在日常生活中接触到各种各样的化学物质,有的是天然产物,有的是人工合成,它们会通过饮食、呼吸或皮肤接触等途径进入人体,而引起染色体畸变。 3、生物因素:当以病毒处理培养中的细胞时,往往会引起多种类型的染色体畸变,包括断裂、粉碎化和互换等。 4、母龄效应:胎儿在6—7个月龄时,所有卵原细胞已全部发展为初级卵母细胞,并从第一次减数分裂前期进入核网期,此时染色体再次松散舒展,宛如同前胞核,一直维持到青春期排卵之前。这种状态可能与合成卵黄有关。到青春期时,由于FSH的周期性刺激卵母细胞,每月仅一个完成第一极体。次级卵母细胞自卵巢排出,进入输卵管,在管内进行第二次减数分裂达到分裂中期。此时如果受精,卵子便完成第二次减数分裂,成为成熟卵子,与精子结合成为合子,从此开始新个体发育直至分娩。随着母龄的增长,在母体内外许多因素的影响下,卵子也可能发生许多衰老变化,影响成熟分裂中同对染色体间的相互关系和分裂后期的行动,促成了染色体间的不分离。 5、遗传因素:染色体异常常可以表现为家族性倾向,这提示染色体畸变与遗传有关。 6、自身免疫性疾病:自身免疫性疾病似乎在染色体不分离中起一定作用,如甲状腺原发性自身免疫抗体增高与家族性染色体异常之间有密切相关性。 中国的环境日益恶化,可能引起染色体的异常,但其影响因素众多,且中国人口众多,发现较多的染色体异常也不能说明我国的染色体异常高发。期待相关研究机构继续深入这一课题。
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不同的水磷胁迫下小麦幼苗水分和磷利用效率相关性状的染色体定位
caohx 2013-1-21 09:35
The objective of this study was to locate chromosomes for improving water and phosphorus-deficiency tolerance of wheat at the seedling stage. A set of Chinese Spring-Egyptian Red wheat substitution lines and their parent Chinese Spring (recipient) and Egyptian Red (donor) cultivars were measured to determine the chromosomal locations of genes controlling water use efficiency (WUE) and phosphorus use efficiency (PUE) under different water and phosphorus conditions. The results underlined that chromosomes 1A, 7A, 7B, and 3A showed higher leaf water use efficiency (WUE(l) = Pn/Tr; Pn = photosynthetic rate; Tr = transpiration rate) under W-P (Hoagland solution with 1/2P), -W-P (Hoagland solution with 1/2P and 10% PEG). Chromosomes 7A, 3D, 2B, 3B, and 4B may carry genes for positive effects on individual plant water use efficiency (WUE(p) = biomass/TWC; TWC = total water consumption) under WP (Hoagland solution), W-P and -W-P treatment. Chromosomes 7A and 7D carry genes for PUE enhancement under WP, -WP (Hoagland solution with 10% PEG) and W-P treatment. Chromosome 7A possibly has genes for controlling WUE and PUE simultaneously, which indicates that WUE and PUE may share the same genetic background. Phenotypic and genetic analysis of the investigated traits showed that photosynthetic rate (Pn) and transpiration rate (Tr), Tr and WUE(l) showed significant positive and negative correlations under WP, W-P, -WP and -W-P, W-P, -WP treatments, respectively. Dry mass (DM), WUE(P), PUT (phosphorus uptake) all showed significant positive correlation under WP, W-P and -WP treatment. PUE and phosphorus uptake (PUT = P uptake per plant) showed significant negative correlation under the four treatments. The results might provide useful information for improving WUE and PUE in wheat genetics. from: www.mdpi.com/1422-0067/10/9/4116/pdf
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[转载]Illumina收购染色体检测公司BlueGenome
genesquared 2013-1-16 08:47
世界领先的DNA测序公司收购染色体检测公司 超越碱基对 :Jay Flatley是位于圣地亚哥的Illumina公司CEO。(图片来源:Brevin Blach) DNA分析公司Illumina9月20日宣布收购英国剑桥的诊断公司BlueGenome。BlueGenome专长于为生殖健康和癌症进行的染色体筛选。此笔收购是Illumina在过去两周内发布大量通告中的一条,这些通告很多都凸显了公司正从基础研究扩张到医学上。 “在向诊断领域进发的过程中,我们非常小心仔细,”Illumina公司的CEO杰伊·福莱特雷(Jay Flatley)说。他补充道,这笔收购会让公司把已有的研究领域的先进技术和对病人的临床评估能力结合起来。他说,Illumina在诊断方面的两个主要关注领域是肿瘤学和生殖健康。 现在,医生在做试管婴儿的时候,会在把胚胎移植到子宫之前,用各种技术检查胚胎的遗传问题,例如染色体数的异常。他们会从每个试管婴儿产生的胚胎中提取一个细胞进行检测,这样只有最可能授孕成功的胚胎才会被使用。如果染色体的数量发生异常(这种情况被称为染色体非整倍性),会导致流产或试管婴儿的移植失败。染色体数量异常还和发育问题有关。 BlueGnome公司生产遗传筛选的套装工具,他们利用的是微阵列技术(microarray technology),可以让生殖科的医生对试管婴儿胚胎进行筛查,找到包括出染色体增多在内的染色体异常。患有21三体综合征的病人就有这样的异常。一些专家认为,在5年之内,医生就有可能利用胚胎中的单个细胞对全部的基因组进行测序。福莱特雷认为这种方法对Illumina来说是一个巨大的机会,这个机会因为今天的收购而更迫近了。 “对这些分析方法来说,测序是更有力的手段,”他说,“如果你明确地知道自己在寻找什么东西的话,微阵列技术很有用。但是对自发产生的变异或突变来说,微阵列就不那么有用了。而测序技术可以给你所有东西。即使你不知道某个变异的存在,测序也能把它找出来。” BlueGnome公司的技术不仅在试管婴儿中有用,在其他生殖健康的领域里(例如确认想要孩子的夫妇是否带有可以遗传的疾病)也有应用。它还能别用来筛查癌细胞的遗传改变,诊断发育延迟孩子的遗传基础。 原文 链接 ( 翻译 汤厚龙 )
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[转载]比较基因组杂交(CGH)
huangyanxin356 2013-1-7 16:56
比较基因组杂交(comparative genomic hybridization,CGH)是自1992年后发展起来的一种分子细胞遗传学技术,它通过单一的一次杂交可对某一肿瘤整个基因组的染色体拷贝数量 的变化进行检查。其基本原理是用不同的荧光染料通过缺口平移法分别标记肿瘤组织和正常细胞或组织的DNA制成探针,并与正常人的间期染色体进行共杂交,以 在染色体上显示的肿瘤与正常对照的荧光强度的不同来反映整个肿瘤基因组DNA表达状况的变化,再借助于图像分析技术可对染色体拷贝数量的变化进行定量研究。 CGH技术的优点:1.实验所需DNA样本量较少,做单一的一次杂交即可检查肿瘤整个基因组的染色体拷贝数量的变化。2.此法不仅适用于外周血、培养细胞 和新鲜组织样本的研究,还可用于对存档组织的研究,也可用于因DNA量过少而经PCR扩增的样本的研究。CGH技术的局限性:CGH技术所能检测到的最小 的DNA扩增或丢失是在3-5Mb,故对于低水平的DNA扩增和小片段的丢失会漏检。此外在相差染色体的拷贝数量无变化时,CGH技术不能检测出平等染色体的易位。 目前可获取的基因组数据来自几个大型国际合作组织,癌症基因组图谱研究计划(Cancer Genome Atlas pilot program,TCGA)就是其中一项,这是一项由美国国立癌症研究所和美国国家人类基因组研究合作进行的项目,于2005年晚期启动,目标是“测试一 种大规模、系统性分析癌细胞基因组变化的方法的可行性”,为检测、治疗、预防癌症提供基因组信息。 而英国癌症基因组计划则致力于收集一种称为COSMIC的数据,这是世界上体细胞突变唯一最详细目录。除此之外还有国际癌症基因组联盟(The International Cancer Genome Consortium,ICGC),这一联盟于2008年成立,投资10亿美元,用10年时间详尽、深入研究可导致癌症的变异基因,并绘制癌症变异基因的 全图谱。这是一个“一站式的购物门户”,能获得来自12个联盟成员国的数据,包括TCGA和COSMIC数据。 一旦研究人员获得了这些数据,那么接下来就需要了解这些数据能干什么,不能干什么,但是无论寻找的何种类型的数据,首先要确保的是数据分析应该考虑到一些假设情况,这样在一天结束后,能返回实验室,或者临床上进行验证。
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PNAS:水稻粒形基因又一重磅qGL3---与GS3同在3号染色体
oryzameng 2012-12-13 11:13
PNAS:水稻粒形基因又一重磅qGL3---与GS3同在3号染色体
南京农业大学张红生课题组最新研究成果,在著名杂志PNAS发表 《Rare allele of OsPPKL1 associated with grain length causes extra-large grain and a significant yield increase in rice》。 本文第一作者为作物遗传育种博士生张晓军。 原文下载: qGL3-OsPPKL1 grain length.pdf 之前与该位点等位的相关文献包括 林鸿宣发表在cell research上的 GL3.1.pdf 以及另一篇QTL的文章 A Kelch Motif-Containing SerThre PP.pdf 大粒
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[转载]基因组测序技术和染色体异常鉴定技术同时用于筛查癌症
热度 1 genesquared 2012-12-3 08:55
基因组测序技术和染色体异常鉴定技术同时用于筛查癌症 http://www.biodiscover.com/news/hot/research/103017.html 发布:2012/11/30 来自:中国科学报 阅读数: 1006 导读 约翰霍普金斯大学研究人员将血液基因组测序和DNA测试技术结合后检测癌症用于筛查癌症,监测癌症病人的复发和手术后残留的癌细胞。相关研究成果发表在11月28日的《Science Translational Medicine》杂志上。 在肿瘤初期时,人们能从简单、精度高的血液检查中发现什么?现在,通过排序肿瘤释放在患者血流内的异常DNA,研究人员朝用常规血液检查检测癌症迈出了重要一步。 基因组测序 技术和染色体异常鉴定技术同时用于 筛查癌症 通常,肿瘤DNA检测依靠寻找已知的癌症基因突变来区分癌症DNA和正常DNA。《科学》杂志在线报道称,为了寻找一种不依赖于已知癌症基因组成而检查肿瘤DNA的方法,美国约翰斯•霍普金斯大学医学院Victor Velculescu Luis Diaz实验室的Rebecca Leary和同事,以及来自其他研究机构的合作者,研究了他们手头的观察报告,发现无论哪种类型的癌症,肿瘤细胞总是发生染色体变化。而这暗示着一种能够检测患者血液内染色体异常的检验方法,可能成为一种常规癌症检验法。 首先,研究人员从取自10位结肠癌和乳腺癌患者的血液标本里分离出DNA。然后,他们使用下一代DNA测序技术读取了血液DNA中的全部基因组。结果显示,癌症患者的血液DNA都出现了染色体变化,而10个健康对照组成员的DNA没有异常。相关研究成果刊登于最近的《科学—转化医学》上。 现在,研究人员对新的技术充满希望。“该方法有多种用途。”Velculescu说,例如该技术还能在不进行活组织检查的前提下,判断一位患者应该服用何种药物。他的研究小组致力于追踪肿瘤是否对治疗有响应及手术后是否复发。 不过,目前这种技术并不便宜也不快速。研究中,在每10位患者的相关检测中,仅仅DNA测序就花费数千美元,另外,包括分析在内共耗费一个月的时间。而且,早期癌症检查仍然十分遥远。该技术必须通过筛检大量DNA来发现与肿瘤相关的变化,不过癌症患者血液中来自肿瘤的DNA所占比例从1.4%到47.9%,差异很大。 这种新检测法还可能需要从肿瘤DNA低于0.1%的血液样本中检查出小的、可治愈的肿瘤。研究人员则表示,只需要做更多的测序就能克服这些困难,测序的花费也在持续降低。“在不久的将来,价格会非常便宜。”Velculescu说。 “一旦测序变得经济,这种方法非常有希望,并且在早期癌症检查方面会有用武之地。”马萨诸塞州总医院的Daniel Haber称,Haber从事利用循环肿瘤细胞检查和监控癌症的工作。 英国剑桥学术研究学会癌症研究中心的Carlos Caldas指出,这项新研究显示,循环肿瘤DNA在癌症控制的很多方面“前程远大”。像霍普金斯大学研究小组一样,Caldas也致力于测序血液中的肿瘤DNA,他认为,这项实验有望在未来5到10年内用于临床。 Detection of Chromosomal Alterations in the Circulation of Cancer Patients with Whole-Genome Sequencing. R. J. Leary, M. Sausen, I. Kinde, N. Papadopoulos, J. D. Carpten, D. Craig, J. O'Shaughnessy, K. W. Kinzler, G. Parmigiani, B. Vogelstein, L. A. Diaz, V. E. Velculescu Clinical management of cancer patients could be improved through the development of noninvasive approaches for the detection of incipient, residual, and recurrent tumors. We describe an approach to directly identify tumor-derived chromosomal alterations through analysis of circulating cell-free DNA from cancer patients. Whole-genome analyses of DNA from the plasma of 10 colorectal and breast cancer patients and 10 healthy individuals with massively parallel sequencing identified, in all patients, structural alterations that were not present in plasma DNA from healthy subjects. Detected alterations comprised chromosomal copy number changes and rearrangements, including amplification of cancer driver genes such as ERBB2 and CDK6. The level of circulating tumor DNA in the cancer patients ranged from 1.4 to 47.9%. The sensitivity and specificity of this approach are dependent on the amount of sequence data obtained and are derived from the fact that most cancers harbor multiple chromosomal alterations, each of which is unlikely to be present in normal cells. Given that chromosomal abnormalities are present in nearly all human cancers, this approach represents a useful method for the noninvasive detection of human tumors that is not dependent on the availability of tumor biopsies. 文献链接 : Detection of Chromosomal Alterations in the Circulation of Cancer Patients with Whole-Genome Sequencing.
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先天遗传与后天环境:人才培养的“重中之重”
热度 13 qpzeng 2012-11-3 22:03
人类遗传病患者存在染色体异常或基因缺陷,先天遗传不良,不在本文的讨论范围之内。那么,正常人之间在遗传上是否有差异以及存在什么差异呢? 每个人的遗传信息都被储存在23对染色体上,其中22对染色体称为“常染色体”,是每个人都有的,还有一对“性染色体”,男女各不相同,男的是XY,女的是XX。 染色体由DNA与蛋白质构成,但只有DNA才拥有遗传密码。从群体基因组而言,每个人的DNA都含有30亿个核苷酸(碱基)对,人与人之间的遗传差异主要表现在某些核苷酸的类型不同,称为“单核苷酸多态性”(SNP)。 不过,一般来说,SNP为随机分布,多存在于非编码区域而不是编码区域,当然也有一些位于编码区,但通常不改变蛋白质或酶的氨基酸顺序,也就是说它们对人的基因功能影响不大。 另外,人的线粒体基因组因分布在细胞核外而被称作“核外基因组”或“染色体外基因组”,它们也能编码一些蛋白质,可以与核基因组共同控制细胞的命运。线粒体来自母系,又存在于细胞质,故表现“母系遗传”或“细胞质遗传”特征。 基因组测序表明,人与人之间的基因组相似性在99%以上,差异连1%都不到。 为什么每个人的基因组基本相同,但他们之间的差别却如此之大呢?现代科学对此还不能做出圆满的解释。 对同卵双生孪生子的研究表明,他们的基因完全相同,但基因的甲基化程度因年龄而异。在儿童、青年时期的甲基化差别很小,但到中老年时期的差距就逐渐拉大。那么,会不会是因为基因甲基化的不同导致人与人之间性格、智力、行为的巨大差异呢? 由于这些复杂性状的遗传基础非常复杂,现在还没有足够的证据支持这样的解释。不过,对于某些疾病发生原因的调查表明,某些患者的一些抗病基因的确已被关闭,而致病基因却被打开,有关的控制因素包括细菌感染、病毒入侵、化学物质修饰等。因此,即使是孪生子,可能一个患老年痴呆症,另一个却健康如常。 科学研究还证明,虽然每个人的基因总数是基本固定的,但每个基因能不能发挥功能就不一定了。遗传研究证实,基因表不表达不仅受既定的生长发育程序控制,而且也受不断变动的内外环境的影响,称为“信号转导”和“表达诱导”。不同细胞具有相同的遗传物质,但由于基因的差异表达,细胞才分化为不同的类型。 虽然现在还没有找到真正的“聪明基因”、“健康基因”,但如果把基因差异表达(开放或关闭)的概念用到人身上,似乎可以解释一些常见的现象。例如,为什么生活在狼群中的孩子只有“狼性”而无“人性”?他们可能只有主管吃、喝、繁殖等生物本能的基因开放,而作为人的高级功能相关基因因未及时学习、训练、模仿而被关闭了! 据此可以类推,一个人音乐听多了,他的一些与听觉有关的基因就会做出响应,使他对听觉艺术的感觉(乐感)就比普通人强。同样,一个人从小学画画,他的一些与视觉有关的基因就会开放,因此他对视觉艺术的感受(审美能力)也会相对较强。 因此,一个人的聪明才智(尤其是才艺特长)是与他后天所处的人文环境和所受到的长期教育分不开的!正如有人所说:对于一个新的个体生命而言,先天因素几乎是固定而无法改变的,而后天因素的可塑性却很大,所起的作用也非常重要。 古人说:“近朱者赤,近墨者黑”,难怪孟母3次搬家,原来都是为了让孩子学好啊!每个父母都应该从小培养孩子的特长,开发他们的智力!我赞成“胎教”和“零岁”早期教育方案,因为教育才是让人成才的关键,而且越早开始教育越好! 我认为,父母在儿童的成长中起着至关重要的作用。我认为,只有父母够格当“伯乐”,他们的孩子才有可能成长为“千里马”! 当然,想让自己的孩子成才,父母决不能放任不管、无所作为。我觉得应该至少做到以下几点: 第一,言传身教,以身作则。父母是孩子人生中的第一位导师,父母的言行会潜移默化地影响孩子的一生。因此,为了孩子的健康成长并茁壮成才,父母应该从小就要鼓励孩子自强、自立、自信,让他形成一种从容面对成功与失败的健康心态:不为物喜,不以己悲! 第二,创造环境,提供机会。一般孩子的兴趣比较广泛,但很多只是“三分钟热度”。父母应该利用这个特点,尽可能让孩子尝试各种才艺项目,如音乐、美术、书法、舞蹈、武术、棋类、球类,等等,使孩子的天分能在早期“玩耍”过程中得到充分展示。 第三,细致观察,发现兴趣。父母的作用就是在孩子展示“十八般武艺”的过程中进行细致入微的观察,从中发现孩子真正的兴趣所在,只有乐此不疲的东西才是孩子最擅长的,亦即天分。因此,父母观摩的时间不宜太长,一旦发现孩子的天分后,就要立即加以正确引导,让孩子沿着一条正确的人生道路纵深发展。 可怜天下父母心!谁不希望自己的孩子将来有出息?有的父母希望子女成龙成风,有的父母只愿孩子拥有健康的人生和普通的生活,但那都不是父母所能左右的,真正的主动权还是掌握在孩子自己的手中!父母们,你们想清楚了吗?你们做对了吗?
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[转载]微流体平台可模拟细胞分裂三维环境
crossludo 2012-7-29 11:42
微流体平台可模拟细胞分裂三维环境 使单个癌细胞分裂成多个子细胞 据物理学家组织网近日报道,美国加州大学洛杉矶分校的生物工程学家开发了一种 微流体平台 ,可模拟活体细胞分裂的三维环境,从机械上限制细胞,使癌细胞能在较长时间后分裂成3个甚至更多子细胞。相关研究报告发表在近期的《公共科学图书馆·综合》杂志在线版上。 传统生物学认为哺乳动物的细胞在进行有丝分裂时,会由母细胞平均分裂成两个子细胞。有丝分裂由特定的生物化学“关卡”管理,以确保每个子细胞都能获得相等的亚细胞材料,如染色体或细胞器等,从而能更好地生成新细胞。然而,当这些“关卡”出现失误时,将导致不利的后果。例如,当新细胞获得额外的染色体或缺少应得的染色体,即出现非整倍体时,对于细胞分裂的管理就会中断,这也是许多侵入性癌症的关键特性。因此,细胞可在经历复杂的染色体运动编排后,分裂成两个以上的子细胞。而通过调查在染色体分离过程中可能导致管理不善的影响因素,科学家或能更加了解癌症的发展过程。 该校亨利·萨缪理工程和应用科学学院的科学家表示,对比此前使用的培养瓶方式,新的微流体平台可在细胞成长和分裂时,以较高的分辨率对单个细胞进行显微观察。他们也希望借助这一平台更好地了解三维的机械环境在从良性肿瘤转变至恶性肿瘤的过程中发挥了什么作用。 令人惊讶的是,研究小组发现机械限制能使单个癌细胞以更高的速率异常分裂成3个或4个子细胞。甚至有少数几次,他们观察到单个细胞能够分裂成5个子细胞,很有可能导向非整倍体的子细胞。虽然癌症可由一组精确的变异引发,但大多数的恶性肿瘤都具有非整倍体细胞,其原因仍无定论。而新型平台能为科研人员提供一种更可靠的方式, 以便研究独特的肿瘤环境为何会促成非整倍体的产生。
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[转载]Nature: X染色体失活 机械臂 基因剂量 电子隧道效应
genevalley 2012-5-18 07:52
Nature 485: 7398 17 May 2012 (选自英国Nature杂志,2012年5月17日出版) 封面故事: 四个阿片受体的晶体结构 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=88525issue=7398 造成热带向北扩大的因素 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=88490issue=7398 地球发电机的动力来源 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=88492issue=7398 基因剂量在精神疾病中的作用 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=88497issue=7398 四肢瘫痪者能操纵机械臂 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=88503issue=7398 RNF12使X染色体失活 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=88512issue=7398 FGF1在维持代谢平衡中的作用 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=88515issue=7398 孕期的心脏病 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=88529issue=7398 火星上还有沙尘暴 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=88531issue=7398 电子隧道效应的时间测量 http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=88533issue=7398
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男人不会绝种
xupeiyang 2012-5-11 14:50
男人不会绝种
以前的研究显示男人Y染色体正在萎缩,而男人在接下来500万年内会完全消失。 科学家研究了相似于男人Y染色体的鸡W染色体,结果发现这些染色体虽然在收缩,但剩余部分对生育力来说依然具有重要意义。 http://tech.gmw.cn/2012-05/11/content_4127863.htm
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端粒与疾病
热度 1 王汉森 2012-5-8 04:57
多年来的研究表明,染色体端粒与诸多疾病均有关联。但是对端粒缩短如何引起疾病以及医学上究竟如何防止端粒侵蚀仍有争议。请看《科学家》杂志5月1日发表的一篇文章。 http://the-scientist.com/2012/05/01/telomeres-in-disease/ Telomeres in Disease Telomeres have been linked to numerous diseases over the years, but how exactly short telomeres cause diseases and how medicine can prevent telomere erosion are still up for debate. By Rodrigo Calado and Neal Young | May 1, 2012 T he ends of linear chromosomes have attracted serious scientific study—and Nobel Prizes—since the early 20th century. Called telomeres, these ends serve to protect the coding DNA of the genome. When a cell’s telomeres shorten to critical lengths, the cell senesces. Thus, telomeres dictate a cell’s life span—unless something goes wrong. Work over the past several decades has revealed an active, though limited, mechanism for the normal enzymatic repair of telomere loss in certain proliferative cells. 1 Telomere lengthening in cancer cells, however, confers an abnormal proliferative ability. In addition to cancer, telomeres have been found to be involved in numerous other diseases, including liver dysfunction and aplastic anemia, a condition in which the bone marrow does not produce a sufficient supply of new blood cells. 2 Inadequate telomere repair and accelerated telomere attrition can be molecular causes of these diseases, and targeting these processes may lead to the development of novel therapies. Chromosome tails Telomeres consist of hexameric nucleotide sequences (TTAGGG in humans) that are repeated hundreds to thousands of times at each extremity of each chromosome. Telomeric DNA is coated by a group of proteins, collectively termed shelterin, which serves to protect telomere structure. Because DNA can only be synthesized in one direction, the RNA primers at the chromosome’s ends cannot be filled in, and thus a small amount of DNA is lost with every cell division—a loss that occurs in the telomeres. During normal aging of an animal or in cell culture, cells divide and telomeres shorten. As telomeric sequences do not contain genes, no important genetic information undergoes erosion during DNA replication. When telomeres become critically short, the cell becomes senescent—it ceases to divide—or undergoes apoptosis—it dies. Inadequate telomere repair and accelerated telomere attrition can be molecular causes of disease, and targeting these processes may lead to the development of novel therapies. Telomere attrition explains the “Hayflick limit,” the number of divisions a cell is capable of undergoing in tissue culture before the cell stops dividing. Telomere length is therefore a type of “mitotic clock,” a measure of a cell’s proliferative history. Under circumstances in which cell proliferation continues despite critically short telomeres (usually about a few hundred hexanucleotide repeats), the telomere’s protective function is lost. Subtelomeric genetic information can be lost, and more importantly, recombination between chromosomes occurs, leading to chromosome instability, aneuploidy, and possible transformation to a cancer phenotype. Some proliferative cells can elongate telomeres enzymatically through the telomerase complex. Telomerase (TERT) is a reverse transcriptase that employs a small RNA molecule (TERC) as a template to extend telomeres in cells. In this way, telomerase counterbalances the effects of cell division and cellular genetic “aging,” preventing senescence, apoptosis, and genetic instability. Telomerase-dependent telomere repair occurs naturally in some cells, such as embryonic and adult stem cells and some cells of the immune system—cell types that divide regularly to support development, maintain tissues, and combat infections, respectively. Telomere maintenance is also possible by other mechanisms, such as the alternative pathway (ALT), which uses recombination between chromosomes to maintain telomere length. In ALT, telomeres are not newly elongated, but rather transferred from one chromosome to another, resulting in some daughter cells whose chromosomes have shorter telomeres and others with longer telomeres. The details of ALT’s components and regulation, however, are not well understood. Telomere Timeline In the 1930s, Hermann Muller and Barbara McClintock observed that fragmented chromosomes tended to fuse with each other, while normal chromosomes were stable, and they predicated characteristics of the “natural ends” to explain this difference. Muller named these ends “telomeres.” Almost 40 years later, Alexey Olovnikov, on theoretical grounds, and James Watson, based on phage experiments, recognized a fundamental problem regarding the mechanics of DNA replication, during which a small amount of genetic information is lost with every cell division. In the late 1970s, Elizabeth Blackburn and Joseph Gall discovered the structure of telomeres—short, highly repetitive noncoding nucleotide sequences—in the ciliated protozoan Tetrahymena . In 1982, Blackburn and Jack Szostak elucidated how telomeres in yeast could serve as a buffer for the coding DNA during replication, and postulated the existence of an enzyme that could rebuild telomeres—an enzyme discovered by Blackburn and Carol Greider in Tetrahymena 3 years later. By 1988, the sequence of the human telomere was known, and researchers began actively investigating its role in aging and cancer. Subsequent work showed that the telomeres in certain proliferative cells are actively repaired. For their work on telomeres, Blackburn, Greider, and Szostak were awarded the 2009 Nobel Prize in Physiology or Medicine. Telomere shortening and cancer Most cells in which telomeres reach critically short lengths either die or enter senescence. In those few that survive, perhaps due to inadequate monitoring by p53 and related DNA damage-response safeguards, telomere repair would be subject to powerful selective pressure. Indeed, in most malignancies, telomerase gene upregulation or activation of the ALT pathway is thought to be necessary for the establishment of cellular immortality. Telomerase is so frequently increased in tumors and in cancer cell lines as to be considered an appropriate therapeutic target. Currently there are several clinical trials using telomerase inhibitors to treat a variety of cancers, but results have yet to be reported. Telomere shortening would also generate the equivalent of a “mutator phenotype” by increasing spontaneous chromosomal aberrations—from numerical changes to structural abnormalities—and would therefore increase the pool of aberrant cells upon which selection would act. Infographic: Telomere Basics View full size JPG | PDF Scott Leighton, CMI There are many sources of evidence suggesting that telomere attrition is associated with and likely etiologic of cancer. Patients with dyskeratosis congenita, a rare inherited bone marrow failure disease characterized by telomerase dysfunction, 3 have a 1,000-fold increase in risk of tongue cancer and about a 100-fold increase in risk of acute myeloid leukemia. 4 In aplastic anemia, patients with the shortest telomeres (absent mutations) are 4- to 5-fold more likely to have their disease undergo malignant transformation to myelodysplasia and leukemia. 5 Telomere-free ends of chromosomes and aneuploidy may be apparent in cultured bone marrow years before progression to leukemia. Furthermore, some acute myeloid leukemia patients without prior bone marrow failure have inherited mutations in TERT and TERC . 6 Similarly, short leukocyte telomeres predict the development of cancer in patients with Barrett’s esophagitis, a condition in which the lining of the esophagus is damaged by stomach acid, or ulcerative colitis, a type of inflammatory bowel disease. In these diseases, the mechanism is less clear. Short telomeres in blood leukocytes may reflect the telomere length of the affected organ. Alternatively, they may be a biomarker of exposure to reactive oxygen species produced as a result of a chronic inflammatory process, which can both damage telomeres and cause cancer. Evidence for the latter hypothesis comes from the observation that cells cultured in room air have excessive telomere shortening in comparison to cells cultured at low oxygen tension. More generally, genome-wide analyses have identified single nucleotide polymorphisms in TERT as risk factors in many cancers. In a recent report, short leukocyte telomeres were associated with increased risk of all cancers and of cancer fatalities in a large population followed over a decade. Circumstantially, telomere attrition is an accompaniment of aging, itself a major risk factor for cancer. Furthermore, secondary malignancies often occur after chemotherapy and radiation, which would be anticipated to cause marrow stress and telomere shortening. More direct data come from animal experiments. In a knockout mouse model, animals with reduced telomerase activity combined with diminished p53 surveillance of DNA damage developed a variety of epidermal cancers unusual in the rodent but typical of humans. Telomeres and Cancer DNA INTEGRITY: Tumor suppressor protein p53 helps detect DNA damage that may lead to cancer. Thomas Splettstoesser When telomeres reach critically short lengths, most cells either stop dividing or die. In many cancers, however, telomerase is upregulated or the ALT pathway is activated, resulting in abnormal telomere lengthening and proliferative growth. Because of this link between telomeres and cancer, researchers are actively investigating telomerase (TERT) as a target for cancer therapeutics, with several clinical trials ongoing. Evidence for a telomere-cancer link: • Genome-wide analyses have identified single nucleotide polymorphisms in the TERT gene as risk factors in many cancers. • Some acute myeloid leukemia patients have inherited mutations in TERT and TERC, the RNA template used to extend telomeres. • Short leukocyte telomeres have been associated with increased risk of all cancers and of cancer fatalities. • Shortened telomeres and aneuploidy may be apparent in cultured bone marrow years before progression to leukemia. • Among aplastic anemia patients, whose bone marrow does not produce sufficient new blood cells, those with the shortest telomeres are 4- to 5-fold more likely to have their disease undergo malignant transformation to myelodysplasia and leukemia. • Patients with dyskeratosis congenita, an inherited bone marrow failure disease characterized by telomerase dysfunction, have a 1000-fold risk of tongue cancer and about 100-fold risk of acute myeloid leukemia. • Knockout mice with reduced telomerase activity combined with diminished p53 surveillance of DNA damage develop a variety of epidermal cancers. Other telomere diseases In addition to cancer, other diseases have been linked to telomeres. Hematopoietic stem cells express telomerase in response to the enormous daily demand for red blood cells, white blood cells, and platelets. Thus while overexpression of telomerase in other tissues can cause malignant growth, faulty telomere repair in blood stem cells can also result in severe diseases caused by stem cell failure. One such “telomere disease” is dyskeratosis congenita, an X-linked bone marrow disorder characterized by symptoms such as abnormal nails, a pigmented, net-like rash, a white patch or plaque in the mouth, and aplastic anemia. The disease usually presents in the first decade of life. The liver and lungs can also be affected, as is often observed after a hematopoietic stem-cell transplant is performed to correct the bone marrow disease. The reasons for liver and lung involvement are not clear, but the chemotherapy used for transplant conditioning and the new inflammatory cells in the transplanted bone marrow may accelerate the injury in these organs. Patients suffering from dyskeratosis congenita inherit a mutation in a gene named DKC1 , identified by Inderjeet Dokal at the Hammersmith Hospital in London, who performed linkage studies of large pedigrees. 7 DKC1 encodes dyskerin, a protein that binds to the RNA component of the telomerase complex and stabilizes it. Later, heterozygous mutations in TERC were also found in some families with dyskeratosis congenita. The severe phenotype of X-linked dyskeratosis congenita is likely due to the loss of functional DKC1 and markedly reduced telomerase function, which results in defective telomere repair and leads to accelerated telomere attrition, causing cell senescence and organ failure. 2 Whereas dyskeratosis congenita caused by mutations in the DKC1 gene usually presents during infancy, mutations in TERC and in the enzymatic component encoded by TERT appear to have impacts later in life. The first TERT mutations found in humans were in adult patients with acquired aplastic anemia who lacked physical anomalies and did not have a family history of telomere-related disease. Penetrance of the phenotypes of TERT and TERC mutations is highly variable among and within families, as reflected by the severity, time of onset, and organs involved. Within pedigrees, members with the identical mutation may have minimal or no clinical manifestations, develop aplastic anemia late in life, or suffer pulmonary fibrosis (scarring of the lungs) or hepatic cirrhosis (scarring of liver tissue). Different organ systems may be affected in different family members at different times, and occasional patients have disease in marrow, lung, and liver. 2 How faulty telomere repair leads to such diseases is not fully understood. Even with the uncertainties that remain, the association of telomerase mutations with disease in such disparate organs systems has important practical consequences for patients and their physicians. In the family history, the presence of even mild blood count abnormalities, pulmonary fibrosis, and hepatic cirrhosis, as well as acute myeloid leukemia, are important clues for the diagnosis of a telomeropathy. Involvement of multiple medical subspecialties can be confusing; some patients have even made their own diagnoses after Internet searches. Telomere length in leukocytes can be measured commercially and is a reliable marker of these diseases when severely reduced. Sequencing TERT and TERC can also be diagnostic. The appropriate finding of a telomerase deficit has consequences for prognosis, treatment, and genetic counseling. But while the diagnosis of telomeropathies can be straightforward, there may be complications. Some typical families lack known mutations, and telomere length may be normal even in the presence of etiologic nucleotide substitutions. Furthermore, rare mutations in shelterin genes coding for the proteins that protect telomere structure can produce severe dyskeratosis but do not alter telomerase repair capacity. And regulatory regions of genes, not routinely screened, may be responsible in some cases. Telomeres and aging Telomeres shorten as we age. By analogy to the cellular mitotic clock, telomeres have been postulated as a marker of “genetic age,” and telomere length has been marketed as a simple predictor of longevity. Assays of telomere length have been bundled with recommendations for lifestyle modification and for drug therapy, neither based on appropriate clinical studies. Simple but appealing arguments relating telomeres and aging are currently controversial, likely simplistic, and potentially harmful. Telomere length does indeed reflect a cell’s past proliferative history and future propensity for apoptosis, senescence, and transformation. Cellular aging, however, is not equivalent to organ or organismal aging. There are several considerations in relating telomere biology to aging. First, physiologically there is overlap between the shortest telomere length of young children and the longest telomeres of the elderly. Most telomere shortening occurs early in life, in association with growth, and when the rate of disease in general is low. The paradigmatic telomere syndrome of dyskeratosis congenita is not at all typical of progerias, inherited syndromes in which patients appear old and suffer diseases of aging such as premature atherosclerosis or dementia. Furthermore, the organ damage of dyskeratosis congenita is not very similar to normal aging of marrow, lungs, and liver. The marrow becomes mildly hypocellular in older individuals, but stem cell numbers may actually increase, and blood counts remain stable; and neither the liver nor lungs normally become fibrotic with advanced age, as they often do in dyskeratosis congenita patients. Although in adults, relatively short leukocyte telomeres have been associated with cardiovascular events—a common morbidity of the aging population—the clinical correlations have not been consistent, and may be related to overall reactive oxygen species exposure. Studies in humans have attempted to relate telomere length to life span. In the provocative initial publication from the University of Utah in 2003, individuals around 60 years of age who had the longest telomeres lived longer than did subjects with the shortest telomeres, but the main cause of death in the latter group was, inexplicably, infectious disease; the persons with shorter telomeres did not have a higher rate of cancer deaths. 8 Moreover, these findings have not been confirmed in other studies of older subjects. In another study evaluating a different population, telomere length failed to predict survival, but interestingly it correlated with years of healthy life. 9 In a Danish study of people aged 73 to 101 years, telomeres correlated with life expectancy in a simple univariate analysis, but only before the researchers corrected for age, suggesting that the correlation was driven simply by the fact that younger subjects had longer telomeres. And a Dutch study of 78-year-old men found that while telomere lengths eroded with age, they failed to correlate with mortality. 10 These discrepancies may have several causes. In some analyses, telomere lengths may have been studied as a surrogate marker of age. In addition, retrospective studies may identify “positive” associations that are random and cannot be reproduced in follow-up investigations. The telomere hypothesis of aging also has been modeled in mice. For instance, in a murine model of telomerase deficiency and accelerated telomere attrition, researchers found that certain intracellular pathways involved in mitochondrial function and glucose metabolism were deregulated, a common occurrence in aging individuals, ultimately causing heart muscle disease. Interestingly, telomerase reactivation in these mice restored glucose production and heart function. However, these abnormalities observed in telomerase-deficient animals were not those typical of humans with very short telomeres; patients with telomeropathies usually do not suffer from heart disease. Indeed, the translation of mouse experiments on telomeres to human physiology and disease should be done with caution. Mice are not the ideal model for telomere attrition and its effects on aging as murine telomeres are 5 to 10 times longer than human telomeres, in spite of mice having a much shorter life span. When telomerase is knocked out in mice, they live a healthy life for several generations, and even late-generation animals with very short telomeres do not display the clinical phenotypes characteristic of human telomeropathies. Telomerase-deficient mice also do not have a higher incidence of cancer, which happens only if the p53 gene also is modulated, in contrast to humans with telomerase deficiency, who are at very high risk of developing cancer. Implications for medicine Telomeres and their repair are important in the growing field of regenerative medicine. Dolly the sheep had chromosomes with shorter telomeres probably because she was cloned from an adult mammary gland cell. This may have contributed to Dolly’s illnesses, especially her progressive lung disease. Embryonic stem cells, however, express telomerase and are able to maintain their telomere lengths despite numerous cell divisions. More recently, reprogramming mature adult skin cells to the pluripotent state has been achieved with introduction of just a few defined nuclear factors. During the process of reverting cells to a more immature and pluripotent state, the reprogrammed cells’ telomeres are highly elongated. In the first steps of reprogramming and likely in the early stages of embryogenesis, cells can elongate, and thus “rejuvenate,” their telomeres. Since telomere shortening limits cell proliferation, mechanisms that can elongate telomeres are highly desirable for effective regenerative medicine. Telomerase expression is tightly regulated in the cell; just a few copies of the complex are present in the cell nucleus, and they exert their function during certain specific periods of the cell cycle. The mechanisms that modulate telomerase gene expression, resultant enzymatic activity, and telomere elongation are the focus of intensive research. MYC , a proto-oncogene that regulates the expression of many genes and cell pluripotency, activates telomerase expression. Sex hormones also activate telomerase expression in reproductive and nonreproductive organs, such as the bone marrow. The promoter region of the telomerase gene contains regulatory sequences that are modulated by estrogen; cells exposed to estrogens (or androgens converted into estrogens) upregulate telomerase expression. 11 In retrospect, the clinical response of improved blood cell counts in patients with aplastic anemia, especially children with inherited marrow failure, to androgens may be attributable to this mechanism. However, whether higher blood levels of sex hormones or exposure to exogenous sex hormones causes telomere elongation is still unknown. Conclusions Telomeres and telomere repair are basic molecular processes in cells possessing linear DNA chromosomes. Accelerated telomere attrition due to genetic defects in telomerase and in the shelterin protein genes is etiologic in several human diseases not previously considered related in the clinic. These include aplastic anemia, pulmonary fibrosis, and hepatic cirrhosis. The telomeropathies, especially in their milder and more chronic forms, may not be rare and almost certainly are often unrecognized by physicians. The importance of telomere repair in tissues under regenerative stress is of special interest, particularly in the reactive responses of fibrogenesis in the liver and the lungs. The maintenance of adequate telomere lengths also may be important in embryonic and adult stem cells to enable proliferation while preventing chromosome instability, thus avoiding potential malignant transformation. Also of interest is the connection linking telomere attrition and chronic inflammation to cancer and other diseases. (See “ An Aspirin for Your Cancer ,” The Scientist, April 2011.) There is still much to be learned about how telomerase gene mutations cause disease, why they only affect certain organs, and how telomeres can be targeted for therapies. Both the genetic regulation of telomerase expression and the effect of an organism’s environment on telomere attrition are poorly understood. Drugs or hormones that might modulate telomerase expression and maintain or elongate telomeres would be appealing in the treatment of the telomeropathies and in conditions in which telomere attrition has known medical consequences. Whether telomere shortening mediates human aging—and conversely, whether telomere elongation may reverse aging or prevent age-related diseases—are still controversial issues. Rodrigo Calado is an Associate Professor of Medicine at the University of So Paulo. Neal Young is the Chief of the Hematology Branch at the US National Institutes of Health. This article is adapted from a review in F1000 Medicine Reports , DOI:10.3410/M4-8 ( open access ). References E.H. Blackburn et al., “Telomeres and telomerase: the path from maize, Tetrahymena and yeast to human cancer and aging,” Nat Med , 12:1133-38, 2006. ↩ R.T. Calado et al., “Telomere diseases,” N Engl J Med , 361:2353-65, 2009. ↩ B.P. Alter et al., “Very short telomere length by flow fluorescence in situ hybridization identifies patients with dyskeratosis congenita,” Blood , 110:1439-47, 2007. ↩ B.P. Alter, et al, “Cancer in dyskeratosis congenital,” Blood , 113:6549-57, 2009. ↩ P. Scheinberg et al., “Association of telomere length of peripheral blood leukocytes with hematopoietic relapse, malignant transformation, and survival in severe aplastic anemia,” JAMA , 304:1358-64, 2010. ↩ R.T. Calado et al., “Constitutional hypomorphic telomerase mutations in patients with acute myeloid leukemia,” PNAS , 106:1187-92, 2009. ↩ N.S. Heiss et al., “X-linked dyskeratosis congenita is caused by mutations in a highly conserved gene with putative nucleolar functions,” Nat Genet , 19:32-38, 1998. ↩ R.M. Cawthon et al., “Association between telomere length in blood and mortality in people aged 60 years or older,” Lancet , 361:393-95, 2003. ↩ O.T. Njajou et al., “Association between telomere length, specific causes of death, and years of healthy life in health, aging, and body composition, a population-based cohort study,” J Gerontol A Biol Sci Med Sci , 64:860-64, 2009. ↩ J.M. Houben et al., “Telomere length and mortality in elderly men: the Zutphen Elderly Study,” J Gerontol A Biol Sci Med Sci , 66:38-44, 2011. ↩ R.T. Calado et al., “Sex hormones, acting on the TERT gene, increase telomerase activity in human primary hematopoietic cells,” Blood , 114:2236-43, 2009. ↩
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有多少历史可以穿越
kejidaobao 2012-4-24 16:08
——遗传技术鉴定曹操身份 本刊记者/李 娜 古墓里的千年古尸,如何判断他的身份——比如2009年河南安阳宣称发现的曹操墓里的男性尸骨?说起来鉴定技术并不难,曹操之子曹植也是名人,其墓穴及尸骨1951年就已确认,所以直接取曹植尸骨的DNA与该不明身份尸骨的DNA鉴定是最直接有效的方法。但不幸的是,曹植的尸骨如今已遗失,怎么办?复旦大学现代人类学教育部重点实验室与该校历史系联手想出一个新办法——寻找曹操在当今的后代,以确定曹操的DNA特征。他们通过对曹氏家族人群DNA和族谱的调查,不仅确定了曹操的后人,还鉴定出了曹操的非士族身份。这个发现触及2000年前的历史,但这种穿越千年的技术鉴定百分之百可靠吗? 寻找曹操的Y染色体单倍型 中国大部分姓氏从父传递,而人类基因组中的Y染色体更严格地遵循父系遗传,即传男不传女,因此姓氏与Y染色体有很好的平行对应关系。而Y染色体上有6千万个碱基对,其中Y染色体两头的碱基对因为在人类繁殖时必须与X染色体配对,所以会出现变化,而主干部分的95%为非重组区域,基本上不会有任何变化。因此课题组可以将Y染色体主干部位的非重组区域作为比对的参照物。所以在曹操本人尸骨缺失的前提下,复旦大学研究组计划从当今的曹操后人入手来寻找曹操的Y染色体类型。 研究组根据史料分析,认为曹操的后人一定存在,然而当今曹姓男子数以百万记,如何确定曹操后人?从2009年起,复旦大学在全国征集曹姓男子DNA样本,开展曹操家族DNA研究,寻找曹操后人。 课题组搜集了118份曹姓家族的族谱,在全国征集了111个曹姓家族,这其中就有15个曹姓家族宣称是曹操后代,由韩昇教授对这些族谱与史书、地方志等史料进行对比研究,比如各家曹氏祖先以及现在居住地和历史记载上的曹操后代的流向是否吻合。从中筛选出8支具有一定可信性的曹氏家族。对比他们的DNA样本,发现其中6个家族同属于O2-M268的基因类型。 随后复旦大学的实验室对这些重点样本进行Y染色体的全序列测序,发现这6支O2-M268类型染色体样本祖先的交汇点在1800-2000年前,这一时间段与曹操生活的年代相吻合。同时,课题组发现,坚称自己不是曹操后代的8个家族的Y染色体也都不是O2-M268单倍型。根据与对照组的概率推算,O2-M268属于曹操的Y染色体的可能性为92.71%。 课题组还估算了反概率,家谱造假的可能性为千万分之三,基本可以确认是真实的。 可靠性如何? 其实,在一代一代父子相承的传递过程中,Y染色体也在慢慢积累着变化。而且,由于过继、从母姓,非亲生等因素,可能导致同一姓氏家族的后代父系遗传成分发生改变。那么这种跨越千年的探寻可靠吗? 据复旦大学生命科学学院王传超介绍,Y染色体在代系遗传中会形成突变,由此形成的个体差异主要有两大类,有一种叫做短串联重复,缩写叫STR,另外一种叫单核苷酸多态-SNP。法医学用STR作为亲子鉴定的材料,但古代尸骨中取出的DNA往往都是片段,更适合用SNP来鉴定其变异和遗传关系。 SNP是固定的点上面的一种碱基类型的差异,这个点旁边的其他序列都一样,但就这一个点会发生变化,从一种类型变到另外一种类型,比如人类基因组中这个点原始型是A,有些人突然变成G,这种变化会造成特定点上性质的彻底改变。“这就像两辆卡车。一辆卡车装的是可口可乐,一辆卡车装的是七喜,完全不同的两个类型,只要看一个点,就知道这两辆车完全不同”。 不过,SNP突变速率极低,可以在后代中永久保留,后代只能在祖先的突变基础上积累新的突变,而不会丢失祖先的突变特征。而且通过比较人类与黑猩猩的Y染色体差异,以及大家系中的Y染色体的差异程度,Y染色体上的SNP突变的速率被计算了出来。每出生一个男子,一个染色体位置上发生SNP突变的概率为大约三千万分之一。实际上由于Y染色体非重组区的保守性,以及人类历史上大量男子都没有男性后代保留至今的事实,实际的群体中突变率应该再低几个数量级。 而Y染色体的非重组区,按照每个碱基对三千万分之一的突变率,这个区段内每个男子平均都会有一个新的突变。这个新的突变随机地出现在非重组区的任意一个点上,如果这个突变了的点上再发生一次突变,那么这个突变就在后代中丢失了,我们就无法通过后代确定祖先的Y染色体突变谱。但是同一个点上先后发生两次突变的概率,是九百万亿分之一,相对于人类自古以来的人口数,也就是近似于零。所以,绝大多数情况下,祖先的Y染色体上出现的SNP突变特征在后代中能够找到,而后代只能在祖先Y染色体突变谱的基础上增加新的突变。单倍型指的是由多个SNP突变构成的一种突变谱。所以,曹操的Y染色体单倍型被其男性后人保留了下来。 这项发表在《人类遗传学报》上的研究还解决了曹操出身之谜,通过技术鉴定,确认他既非自称的曹参后代,也非夏侯的后代,操姓也并非出自曹操。这项研究还为曹操本人的尸骨鉴定增加了一项佐证,可验证尸骨是否具有与曹操相同的Y染色体单倍型。 该研究的意义远不止于此,这是一条非常新颖而又有创新性的研究路径。王传超在博客中写道,此次曹姓家族Y染色体调查是将遗传学用于古代史研究的一个成功范例,且提供了两个重要契机:一是促成了历史学和分子生物学的深层次合作研究,二是加快了人类基因调查从以民族向以家族为对象的转变。另外,利用姓氏谱牒材料来确立深度家系,对于分析Y染色体进化也有重要意义,比如可以深家系的Y染色体测序来精确估算Y染色体的突变率,来为人群起源分化提供更准确的分子钟。■
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[转载]美科学家驳斥雄性染色体危机 称衰落趋势已遏制
redtree 2012-2-26 23:23
美科学家驳斥雄性染色体危机 称衰落趋势已遏制 作者:晨风 来源:新浪科技 发布时间:2012-2-24 12:23:05 研究人员表示他们希望这一发现将终结这一有关雄性染色体危机的谣言。这一谣言声称在过去3亿年内,Y染色体已经从1400组基因下降为今天的仅有45组 北京时间2月24日消息,据国外媒体报道,近期对于恒河猴进行的一项研究显示,社会上盛传的所谓Y染色体将逐渐消失,并最终导致雄性灭亡的传闻并非事实。雄性DNA在早期确实经历过迅速的衰落,但是这一趋势已经被遏制。 研究人员表示他们希望这一发现将终结这一有关雄性染色体危机的谣言。这一谣言声称在过去3亿年内,Y染色体已经从1400组基因下降为今天的仅有45组。这种理论被称作“腐烂的Y染色体”,这一理论认为Y染色体将不断缩减直至消亡。 研究人员此次考察了恒河猴的基因演化情况,发现它们仅保留下了其祖先大约3%的常染色体。而在染色体更古老的位置上,在过去的2500万年内则未丢失任何一组基因。 美国怀特海德生物医药研究所生物学教授大卫·佩吉(David Page)说:“在过去10年间,流行的一种观点就是认为Y染色体正在消失。抛开这种说法是否有其坚实的科学基础不说,这种说法的传播速度之快令人惊讶,并且人们都深信不疑。” 他说:“几乎人人都来向我求证这个问题。这个想法实在太有说服力,它甚至阻碍了我们去探究有关Y染色体的实质性问题。在历史的早期,Y染色体确实经历过高速的基因丧失,速度极快。但随后这一速度就减缓了,这一趋势现在仍在持续。” 研究人员们表示Y染色体的演化总的来说就是从一开始的急剧衰落过渡到之后的严格保护。 实验室研究员詹妮弗·休斯(Jennifer Hughes)的早期工作证明了人类男性的Y染色体在过去600万年内一直保持了稳定。她说:“我们一直致力于开发一种明确的方式来揭开Y染色体头上笼罩着的神秘面纱。” 她说:“现在,我们的经验数据向这一传统的流行观念提出了挑战。恒河猴的雄性Y染色体和人类男性的Y染色体都没有出现丢失情况,很显然Y染色体并不会消失。”佩吉教授补充道:“这篇论文粉碎了有关Y染色体将消失的谣言。有了我们的这些数据,我认为任何人都无法否认这一事实。”
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人类的Y染色体在变短吗?男人将灭绝吗?
热度 7 DNAgene 2012-2-24 09:06
此前多个研究发现,人类的Y染色体在逐渐变短,并将于几个million年之后消失。一些新闻媒体据此称,男人将灭绝。最近Nature上发表研究结果显示,包括人类在内的一些灵长类动物Y染色体消失的速度慢下来了。在最近的25million年中,恒河猴的Y染色体没什么变化,人类只丢失了一个基因。 哈哈,男人们终于可以长出一口气,“我们不会灭绝”。 ------------------------------------------------------- 几年前,看到相关新闻报道,很惊讶,竟然国际知名的大新闻媒体的记者编辑的科学素养也有待提高。 一开始是说英国某著名大学(忘了是剑桥还是牛津)的科学家发现人类Y染色体变短,据此说男人要消失了。过了一两年,又有澳大利亚的科学家(我猜可能是下面新闻中的Jennifer Graves,未考证)发现Y染色体变短,新闻媒体又称男人要灭绝。 我没有考证,不知道是那些专家根据Y染色体研究结果推测男人怎么样,还是记者编辑们自己根据Y染色体变短做的大胆推测。如果是英国、澳大利亚的专家推测的,那就说明 砖家 不光中国有,是这个时代的产物。当然,更可能是记者编辑们做的推测,新闻媒体的记者编辑的科学素养有待提高也是没有国界的问题。即便专家是砖家,记者编辑科学素养高一些也会杜绝类似错误出现。毕竟记者编辑是新闻稿的最终把关者。 人类的性别,XX染色体是女性,XY决定了男性。这没错。在自然界,一个对表型(通俗说也就是看得见、观察得着的各种特征)产生不利影响的突变是会被自然选择淘汰的。Y染色体上有决定男性性别的关键基因,这些基因随着Y染色体慢短而丢失掉,这样的突变对表型影响很大,在自然界会被淘汰掉。 那没什么还观察到Y染色体在变短,一些生物的Y染色体消失了呢?自然界确实发生了Y染色体变短消失的现象! Y染色体可以变短、消失,是因为进化过程中基因有时会从一条染色体移位到别的染色体上。也就是说,Y染色体变短消失,但Y染色体上的重要基因并没有丢失,而是跑到了其他染色体上继续起作用。这样进化的结果,Y染色体消失了,男人和动物的雄性并不会随之灭绝。Y染色体消失结果无非是没有Y染色体的男人(或雄性动物)。这并不是我个人的推测,生物学教科书上已经讲了,有些动物的雄性就是一条X染色体,雌性是两条。下面转载的新闻中也列举了一个例子:Two Japanese rice rat species recently lost their Y chromosomes。虽没看到详细报道,凭我的生物学知识判断,没有Y染色体的这两种日本老鼠并非女鼠国。 呼吁一下,呼吁准备做记者、编辑的大学生们,数理化天地生,每个学科考虑学习一门概论式入门课程。比如,生物学,选我的《生命科学导论》。哈哈,做个广告。 ---------------------------------------------------------------------------------- http://the-scientist.com/2012/02/22/long-live-the-y/ Long Live the Y Despite suggestions to the contrary, the Y chromosome is not necessarily rotting away. By Megan Scudellari | February 22, 2012 About 300 million years ago, early mammalian X and Y chromosomes were identical. But in the intervening time, the Y chromosome lost hundreds of genes, decaying into a shell of its former self. This has led some scientists to propose the “rotting Y” theory, which suggests that the human Y chromosome will continue to decay until it totally disappears in about 5 to 10 million years. New research, however, suggests that the Y chromosome has a long, healthy life ahead of it and is in no danger of disappearing. The study, reported this week in Nature , compared the newly sequenced Y of the rhesus monkey to human and chimpanzee Y chromosomes, and found that the primate Y has been remarkably genetically stable for the past 25 million years. “This and other evidence suggest that some of these genes are important and have been retained in primate lineages,” said Mark Jobling , who studies the sex chromosome at the University of Leicester in the United Kingdom and was not involved in the research. The Y chromosome does not appear to be decaying away, he said. But not everyone agrees. “I don’t think this means we can relax about the human Y chromosome,” said Jennifer Graves of La Trobe University in Melbourne, Australia, who was also not involved in the study. Graves has been an outspoken advocate of the rotting Y theory, and, in a 2006 review of the subject, predicted that the Y chromosome will decay in an uneven, jerky process. The new data support that prediction, she argued. “One can’t predict , because it’s a very stochastic process,” she said. Roughly 300 million years ago, during early mammalian evolution, a segment of the X chromosome stopped crossing over with the Y, causing rapid genetic decay on the Y. This occurred another 4 times throughout the history of mammals, and each time the Y chromosome experienced gene loss. The events were so extensive that today the human Y retains only 3 percent of the more than 600 genes it once shared with the X chromosome. Prior to the present study, only the human and chimpanzee Y chromosomes had been sequenced, though numerous organisms, from fish to insects to plants, have independently evolved Y chromosomes. Jennifer Hughes , David Page, and colleagues at the Whitehead Institute for Biomedical Science in Cambridge, Massachusetts, sequenced the Y of the rhesus monkey and compared it to the other two sequences. Chimpanzees diverged from humans only 6 million years ago, but rhesus monkeys diverged 25 million years ago, so the new information provides a look at how the primate Y chromosome has changed over a much longer period of time. Genetically speaking, it hasn’t changed much. The rhesus monkey hasn’t lost a single ancestral gene on its Y chromosome in the past 25 million years, and the human Y has lost just one gene in that period. The Y chromosome’s evolution, therefore, is marked by periods of swift decay followed by strict conservation, said Hughes. And that should put the “rotting Y” theory to rest, she added. “We finally have this very strong empirical evidence that there’s been essentially no change in gene content for 25 million years,” she said. “I’m pretty sure it’s going to be hard to argue with that.” Yet the study also revealed that the rhesus Y does not have large sections of repeated DNA sequences, called palindromes, that the human and chimpanzee Y chromosomes both have, Graves pointed out. “This means human and chimp lineages must have quite recently gone berserk and made lots of copies,” she said. “To me, that amplification is the last gasp of the Y chromosome.” Two Japanese rice rat species, for example, recently lost their Y chromosomes, and a third has a Y that is now making lots of palindromes. That Y chromosome has “gone bananas,” said Graves, signaling that it will soon disappear as it did in the other two species. Whether the Y continues to degrade or not, the fact that a core set of genes has stuck around, despite major loss events, suggests that these genes were selected for by natural selection. “The genes that are still on the human Y chromosome have been around for a long time, and that suggests they must actually be doing something useful,” said Jobling. Unfortunately, scientists don’t know what that is. “The Y chromosome has been neglected,” he said. Beyond sex determination, “we really have very little idea” what most of the genes on the chromosome do. “But we’d love to know,” added Hughes, who plans to follow up the research with functional studies of the conserved genes. The team also plans to sequence Y chromosomes from other animals, including the rat, mouse, and opossum. “They have interesting positions in the mammalian tree and are model organisms,” Hughes said. J.F. Hughes et al., “Strict evolutionary conservation followed rapid gene loss on human and rhesus Y chromosome,” Nature , doi:10.1038/nature10843, 2012.
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求助人类染色体脆性位点的信息
oahcnehs 2012-1-29 19:37
我想知道怎样查染色体上已知的脆性位点?有什么数据库吗? 我想查human 5q13.1-q15.0区间有没有脆性位点,各位老师请教教我,O(∩_∩)O谢谢。
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[转载]人类HLA区域基因区域详细介绍
jiangyongshuai 2012-1-17 21:57
MHC(主要组织相容性复合体,major histocompatibility complex)是与移植物排斥反应有关的基因复合体,由于人类的MHC分子首先使用血清学方法在白细胞中发现的,因此称为HLA(人类白细胞抗原,Human Leukocyte Antigen),也即HLA分子化学本质为一类糖蛋白,与MHC有一定的区别。但因为所有物种中经典的MHC I类和II类基因及其产物的结构和功能都是相同的,所以MHC和HLA两个词有时可以交叉使用。 这里要明确的是:MHC分子与HLA分子所代表的概念基本一致,但是MHC应称为HLA基因复合体,以区别MHC与HLA的化学本质上的不同。 HLA 简介 主要组织相容性复合物( MHC )是决定一个器官移植入遗传基础不同的个体中时,是否被排斥的一组基因。在人类主要组织相容性复合物的产物称为 HLA ( Human leukocyte Antigens )。在进行骨髓移植或肾等器官移植时,要进行精密的 HLA 配型,受者供者之间 HLA 相合程度越高,造成排斥反应( HVG )和移植物抗宿主病 (GVHD) 的机率越低,反之则高,极易造成移植失败。 HLA 系统是至今所知人类最高度多态性的遗传系统,构成人体生物学 “ 身份证 ” 。每个体的免疫活性细胞都以 HLA 抗原为识别 “ 自己 ” 和 “ 非己 ” 的标志,从而通过免疫反应排除 “ 非己 ” ,保持个体的完整性。 这组基因位于第 6 号染色体短臂上 6p21.31 , 3.6Mb ,根据基因位点的产物和他们的功能 HLA 可分为 : 一类抗原 HLA - A, - B, - C 位点的产物; 二类抗原 HLA - DR , - DQ , —DP 位点的产物; 三类抗原 C4A, C4B, C2, Bf (备解素因子)等补体成分组成。 *** 其中一类和二类抗原和移植关系密切。 HLA 抗原的分布 HLA - I 类抗原分布相当广泛,见于所有有核细胞,在淋巴细胞上密度最高,心肌或肝细胞在正常情况下极少或没有。血浆中有可溶性 HLA - I 类抗原,可能是细胞膜新陈代谢所致。成熟的红细胞上无 HLA 抗原,血小板上带有 HLA - I 类抗原。 HLA -Ⅱ类抗原分布较窄,密度最高的是树状突细胞、单核细胞、一些吞噬细胞亚群及 B 淋巴细胞。 HLA 的抗原结构与基因结构 HLA- Ⅰ类抗原由重链(α链)和轻链(β链)经非共价键连成异二聚体。 α链由 HLA 基因编码, β链则定位于 15 号染色体。α链由三个胞外区( α 1 、 α 2 和 α 3 )、穿膜区和胞质区组成。α 1 和α 2 组成抗原结合部位,α 3 则是与 T 细胞表面的 CD8 分子结合的部位。 HLA- Ⅱ类抗原同样由α链和β链以非共价键组成的异二聚体。不同的是:两条链均由 HLA 基因编码,各有两个胞外结构区(α 1 、α 2 和β 1 、β 2 )、穿膜区和胞质区。α 1 与β 1 组成抗原结合槽,α 2 和β 2 则与 T 细胞表面的 CD4 受体结合。 HLA 的命名及等位基因数目 HLA 的遗传特点 MHC 基因是以单倍型( Haplotype )遗传方式共显性表达。子女与父母有一半 HLA 相同;子妹间 1/4 机率完全相同,完全不同; 1/2 机率一半 HLA 相同。 HLA 抗原的主要功能 • 引起移植排斥反应: HLA 抗原本身就是激发机体对移植物产生强烈和快速排斥反应的主要相容性抗原系统。 • 抗原呈递作用:外来抗原被抗原呈递细胞摄取和处理后,必须与 MHC- Ⅰ 、Ⅱ类分子的肽结合区结合形成抗原肽- MHC 分子复合体,该复合体经转运表达于抗原呈递细胞的表面,才能被相应的淋巴细胞识别,从而启动免疫应答反应。 MHC I 类抗原结合抗原多肽( 8-10 个氨基酸)、 TCR 、 CD8 ; MHC II 类抗原结合抗原多肽( 13-18 个氨基酸)、 TCR 、 CD4 。 HLA 在医学中的应用 • HLA 与同种器官移植的关系: 供受体间 HLA 的相似性越强,器官移植的成活率越高。通常最佳的移植物配对关系顺序为同卵双生 同胞兄妹 近亲 远亲 无亲缘者。 • HLA 与输血反应的关系: 多次接收输血者会发生非溶血性输血反应,与受者血液中存在的抗白细胞和抗血小板 HLA 抗原的抗体有关,因此需多次接收输血者应选择成分输血。 • HLA 与疾病的相关性: 群体分子流行病学调查显示,某些疾病的发生与一种或几种 HLA 抗原的表达相关,因此 HLA 作为一种疾病发生的遗传标志可用于疾病的辅助诊断、预测、分类及预后判断。 带有某种 HLA 型别不代表一定会患病。 • HLA 异常表达与疾病的关系: HLA- Ⅰ类分子的表达降低与肿瘤的发生有关; HLA- Ⅱ类分子表达异常与自身免疫病的发生有关。
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灯谜、外星殖民、愚公移山和进化计算---趣味数据挖掘之九
热度 22 tangchangjie 2012-1-12 08:58
  灯谜、外星殖民、愚公移山和进化计算 --- 趣味数据挖掘之九 (唐常杰 )  本文从《基因表达式编程》的课程 PPT 中取了一些素材,加以简化和趣味化,从猜谜出发,借用外星殖民的科幻,讨论了公式发现的进化算法,分析了其中的愚公移山思想,描述了进化计算的七个特征,为下篇博文做些概念的准备。 1 春节将至,先猜灯谜 在童年的一个春节,笔者在走马灯上见过一首字谜诗,韵律规范,对仗工整,令人捧腹,久久回味而不易忘却( 为增加思考的趣味,把窍门放在文末 ): 谜面 假儿真女配为婚 真经和尚念假经 天上雷公下假雨 吓得道士鼓眼睛 谜底 耍 常 翁 平 猜后感: (1)窍门 就像窗户纸,一旦捅破,就那么显然,但是,窍门不易找到; (2) 从谜面到谜底比较难,反之,从谜底造谜面较易(可能造出的谜面不唯一,文字没有这样美)。 2 猜大自然之谜与公式发现 , 表 1 中给出了几个与自然和社会规律相关的谜语, 谜面是 训练数据 。问题 1 告诉了迷底类型是直线,可以用待定系数法 ax+by+c=0 求出 a/c, b/c ,当数据点多于两个,用线性回归,找出一条使均方差最小的直线。 问题 2 ,易观察规律,问题 3 将在下面讨论;对于问题 4 ,开普勒用了十年时间,作手工数据挖掘得出了结果;问题 5 事关财产大事,猜对了,可能一夜致富,猜错了,可能倾家荡产。 1 平面直线 2 欧姆定律 3 超越函数 4 自然规律 5 股票 谜面 ( 训练数据 ) ( 1, 1 ) (2 .5, 2 ) I, R, V 2, 2, 4 3, 2, 6 2, 4 ,8 某仪器观察到一批数据, 共 300 行,波浪式前进且上升。 0.1, 0.1998 0.2 0.3986 0.3 0.5955 0.5 0.9794 ….. 第谷 40 年观察 积累的天文数据 某股票连续一年 数据 谜底 2x-3y+1=0 I*R=V Y=x+sin(x) 开普勒行星运动定律 下周行情 表 1 几个与自然规律和社会相关的问题 3 外星殖民 --- 学当一回上帝 地球资源的短缺敦促人类寻找新的宜居星球。假定地球人在太阳系外找到了一个宜居,但还没有较高级生物的星球,不妨取名 新大陆 ,但发现那里的大气、土壤与地球略有不同。怎样把它改造为适宜地球人居住的家园呢? 假如那一天真的来临,笔者建议学习大自然的进化算法,要点如下: Begin 。 Step1 : 初始化:带上一些地球上的微生物和低等生物(低等的变异比较大),随机或按一定规则布署; Repeat 让他们在 新大陆 上生存、变异、发展; until 低等生态环境建立(如大气成分与地球相近,等等); Step2: 移植一些高等动物植物到新大陆; Repeat 让它们竞争,进化,优胜劣汰; 人类随机地,或按一定规则给干预,引导他们的进化, 例如制造一点困难(如水旱洪荒),作为适应度函数,淘汰一些适应度数低的物种; 如果发生大灾难,送去诺亚方舟, …. ; Until 农牧业环境建立; 能够存活下来的物种不是最智慧的;存活下来的物种不是最强壮的;但是存活下来的物种是那些最能够适应其生存的环境变化的物种。) Step3 : 人类进驻新大陆星球; End 这个过程也许需若干世纪;不着急,人类只需抓大放小、做些宏观干预;相信人类的科学家,在地球资源枯竭或被大行星撞击之前,一定能办成这件事。 信上帝的人或许会说,此算法知识产权属于上帝。 其实,大自然的进化算法与上帝算法有所区别,上帝算法是目的论典范,例如。偶尔听到这种说法:“ 为了 能吃到高树叶,长颈鹿的长了长脖子”, 而大自然的进化算法是非目的论的,有几个要点: ( 1 )在多灾多难多变的地球环境中, 不善变异的物种容易灭绝 ,如今不善变异物种不多,如熊猫等活化石物种。大多数物种都善于变异,善于改革开放(改革自身,向环境开放),在变中求存。 达尔文的粉丝们,读了《物种起源》后,替他起草了一段“名言”,虽属是枪手之作,但的确 符合其本人的核心思想 :“ 能够存活下来的物种不是最智慧的;存活下来的物种不是最强壮的;但是存活下来的物种是那些最能够适应其生存的环境变化的物种。(it is not the most intellectual of the species that survives; it is not the strongest that survives; but the species that survives is the one that is able best to adapt and adjust to the changing environment in which it finds itself。) ( 2 ) 一将功成万骨枯 ,当环境变化时,海量的个体中,一部分发生了变异,不变异的被淘汰了,虽变异但仍不适应新环境的也被淘汰了,有那么一只或几只,变异对了路,新性状能适应变化了的环境、生存并繁衍了。 ( 3 ) 没有“为了”,没有目的 ,从而也没有上帝。这可能是达尔文学说最犯教会之忌的地方。 在下面猜测自然之谜的过程中,要学当一回上帝,要借用大自然进化的方法。 4 明码的进化计算法,挖掘表1第4列的谜底 表 1 第 4 列谜面数据是某仪器观察到一批数据,波浪式前进上升。怎样从谜面发现其谜底 y=x+sin(x) 呢? 千言难尽,科普博文只能简单说明思路,这里跳过基因编码和基因表达,用不编码的公式进化。这种“明码进化”,效率低,需要人的智能,不适合计算机,但适合初学者理解。 准备用多项式去逼近目标 :函数 f(x) 可展开成 泰勒级数 ( 只需满足不太苛刻的条件 ): f(x) = f(a)+f'(a)*(x-a)+f''(a)/2!*(x-a) 2 +...f n (a)/n!*(x-a) n +... 收敛速度与|x-a| n 相关, 用上式计算f(x)在x=a 附近的近似值,收敛较快,在下面两个公式中,a=0 : Sin( x) = x-x 3 /3!+x 5 /5!-...(-1) k-1 * x 2k-1 /(2k-1)!+…. e x = 1+x+x 2 /2!+x 3 /3!+...+x n /n!+ …. 染色体和基因 为简单,用 10 个公式作群体进化(进化计算程序中,群体规模常为 100-1000 ) , 下面随意写出了 4 个公式 : y 1 =1+x 4 , y 2 =5-x ,y 3 =10-x 3 , y 4 =x 2 -X 5 , y 5 =5+x 7 , …… 每个公式个体是一个候选的近似答案,公式可杂交、变异、繁殖,有一定生命力,本博文中暂称为 染色体 。染色体中的变量、符号(串),如 + , - , *, / , 2 , x ,x 3 , x 2 , sin(x), e -x 等,既易变异,又可能表达出可遗传的性状,不妨称为基因。例如: 含有 sin(x) 的公式,可能有周期性,不妨把 sin(x) 称为周期性基因; 含有 e -x 的公式,可能有衰减性;不妨把 e -x 称为衰减性基因。 残酷的基因手术 杂交 ,对 1 + x 4 , 5 - x ,施加以换头术,交换红蓝部分, 可以杂交出 5 + x 4 , 1 -x 变异 :在染色体中 插入、删除、或修改 符号或符号片段。 6+x 7 中的“ + ”变为“ * ”,得到 6*x 7 +x 7 中的“ + ”变为“ - ”,得到 -x 7 , ….. 变异手术中 常用换头术、挖心术、加瘤术和移植器官术,比较残酷;早期的进化算法在做变异手术时候,大量的公式都死亡了或伤残了,尽管公式们不会呻吟,也不会抗议,但极大地制约了进化的速度和质量。 Candida Ferreira 于2000年 提出了基因表达式编程 ,由于编码巧妙,可以保证染色体在残酷的变异手术下全部存活。 选择标准是进化指挥棒 , 兼议若干金鱼实为遗传病携带者 培 养金鱼品种时,通过杂交,变异(如辐射、或化学方法),人工选留下一代。如果培育者喜欢头上长肉瘤的,则美其名曰凤头,如果喜欢浑身长疱块的,则美其名曰珍珠;而高度近视容易受伤的鼓眼,则称为龙睛,并大加培育。其实,这些品种在某种程度上都是遗传病携带者,但是养鱼人喜欢这种病态美(就像宝哥哥喜欢林黛玉),又有观赏和市场价值,从而得到繁衍,设若把这些病态美的金鱼放归大自然,很快就被淘汰了。 进化计算中的选留机制是 适应度函数, 旨在使进化目标在训练数据集上的综合误差最小,当然,为了防止局部收敛和早熟,适当照顾多样性,选留少数适应度不高的个体。 适应度函数是指挥棒,它引导着进化的方向,就像高考对中学教育的作用,如今,有识之士已经认识到各种考试的利与弊,拒绝金鱼模式,拒绝病态美。 不难想象,经过若干代的进化。种群中的公式中会有迎合训练数据的基因出现,如用 n 个 x 连乘得到 x n ;用x/x得到1,用 1累 加得到 n, 也不难进化出 n! ,如果训练数据有衰减性,可能会从多项式基因进化出 e -x 的泰勒级数前面若干项。 5 难能可贵的基因组合 。 在上面的进化挖掘过程中,经过若干代杂交、变异、和筛选,一个明星突然横空出世: y=2x-x 3 /6+x 5 /120 它对表1第4列的训练数据的适应性比较好,在 0x0.5(弧度) 时,误差不超过 1%,(1弧度= 57.3 o ),其实,只要有0到45 o 的正弦数近似值,利用中学三角函数知识,任意三角函数也能近似计算了 。 细心一点的观众会发现 y = x + x-x 3 /6+x 5 /120 ≈ x+sin(x) , 它是欲猜之谜底的泰勒展式的前三项。 上述过程在基因表达式编程中,在普通 PC 机器上,进化几百代,大约需时几秒。实验表明,单次成功率高于 70% ,即连续做两次,就至少一次成功。 6 愚公移山 , 回到第 4 节的明码的进化计算。 对照寓言中的愚公移山, 做两个比喻: 训练数据(谜面) --- 王屋山, 谜底( y=x+sin(x) ) --- 挖掉大山后得到的路。 注意,在挖掘过程中,有 两个不变 :山还是那座山(训练数据不变),梁还是那道梁(谜底 y=x+sin (x) )不变; 一个进步 :公式群体可不是原来那个公式群体,通过遗传,继承优良基因优势;通过变异,创生新的基因,通过杂交,集中优良基因,群体协同、在适应度函数的选择压力之下,并行地进步,精度一代比一代高。 愚公精神 :儿子辈公式达不到精度,还有孙子辈公式,子子孙孙没有穷尽,直到 达到收敛标准或达到规定的辈数。 7 进化算法的特色: 适、 指 、全 、黑、并、渐、通 今天,人们把进化计算作为数据挖掘或机器学习的一个分支,实际上进化计算概念是单独提出、独立发展的 ,由于其复杂性,在硕博士生课程中,常作为单独一门课程开设;数据挖掘的教科书偶尔会蜻蜓点水地提一下。 进化计算有多种模型,如遗传算法(G enetic Algorithm )、遗传编程 (Genetic Programming) ,基因表达式编程 (Gene Expression Programming) ,等等,这三者大概都是一个学期的课程, 2-3 学分。他们的共性可以用七个字描述,即:适、 指 、全 、黑、并、渐、通,解释如下 : 适 -- 有适应度函数与适应度阈值, 它是指挥棒,控制和引导了进化方向; 指 -- 有指导的进化;全 -- 全局优化;黑 -- 黑箱特性;并 -- 并行性,是一个种群集体进化,具备先天的并行特性,易在并行计算机上进行;渐 -- 渐进性;通 -- 通用性。 有了这些概念的铺垫,下篇准备简介进化计算家族中比较新的成员“基因表达式编程”。 关于谜语的窍门 : 假儿真女配为婚, 假儿-- 而 ,而+女= 耍; 真经和尚念假经: 真经和尚, 尚 ,假经: 巾;尚+ 巾= 常 天上雷公下假雨:假雨:羽;公+羽= 翁 吓得道士鼓眼睛:道士=倒立的士,干;鼓眼睛后 为 平 参考文献 Russell C. Eberhart and Yuhui Shi,Computational Intelligence: Concepts to Implementations ,Publisher: Morgan Kaufmann; 1 edition (August 24, 2007),ISBN-13: 978-1558607590; Candida Ferreira , Gene Expression Programming: Mathematical Modeling by an Artificial Intelligence (Studies in Computational Intelligence),Publisher: Springer; 2nd edition (July 11, 2006). 相关博文 1 “被打”和“北大” 的关联 --- 趣味数据挖掘系列之 一 2 烤鸭、面饼和甜 面酱之朴素关联 --- 趣味数据挖掘系列之二 3 一篇它引上万的大牛论文与数据血统论-- 趣味数据挖掘之 三 4 巧挖科学博客之均击量公式,兼谈干预规则 ---- 趣味数据挖掘之四 5 听妈妈讲 过去的故事,分房与分类 ----- 趣味数据挖掘之五 6 借水浒传故事,释决策树思路--- 趣味数据挖掘之六 7 团拜会和鸡尾酒会上的聚类 — 趣味数据挖掘之七 8 农村中学并迁选址、K-平均聚类及蛋鸡悖论--趣味数据挖掘之八 9 灯谜、外星殖民、愚公移山和进化计算 --- 趣味数据挖掘之九 10 达尔文、孟德尔与老愚公会盟:基因表达式编程--趣味数据挖之十 11 十大算法展辉煌,十大问题现锦绣---趣味数据挖掘之十一 12 数据挖掘中的趣味哲学 --- 趣味数据挖掘之十二 其它系列博文的入口 唐常 杰博客主页 科学博客主页
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[转载]今日科研动态
xupeiyang 2011-12-31 12:14
· 2011值得关注的技术:单细胞技术 (12-31) · 日本研究人员解读了腔棘鱼全部染色体组 (12-31) · 一新型趋磁细菌能合成磁铁矿和硫复铁矿 (12-31) · 研究显示怀孕或许能改变女性大脑 (12-31) · 研究称女性对香水味道喜好受基因调控 (12-31) · 黏菌具有智慧“思考能力” 可以巧妙穿越迷宫 (12-31) · Nature年度技术:基因组编辑 (12-30) · Cancer Res:治疗癌症的新疫苗 (12-30) · Cell子刊:发布染色体脆性新见解 (12-30) · Nature增刊:亚洲传统中医药(免费) (12-30) · 翁志萍教授Cell文章解析转座子沉默机制 (12-30) · Science十大科学突破之起源之谜 (12-30) · 复旦大学利用DNA检测追踪家族基因 (12-30) · 浙大PLOS文章解析稻瘟病菌致病分子机理 (12-30) · 孙江华研究组新成果登封面文章 (12-30)
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[转载]人也是有年轮的
jiangyongshuai 2011-12-10 07:16
尽管现代科技提供了先进的法医学手段,但是人们却仍然无法准确判定一名死者在死亡时的具体年龄。DNA似乎并没有办法给出死者的年龄信息。 但是今年的情况似乎开始有了转机。美国加州大学洛杉矶分校的科学家们对唾液开展研究,他们发现对唾液遗传成分的分析或许将能够帮助法医获得死者去世时的年龄信息。 研究人员搜集唾液样本,并对其中DNA上所发生的外因变化进行观察。所谓的外因变化就是指由于外界因素对DNA造成的影响痕迹,如一个人的饮食习惯,压力状况,晒日光的时间,接触致癌物质甚至有毒物质的程度等等。这些“暴露”经历并不会导致DNA本身发生变化,但是它们都会在染色体表面留下痕迹,影响基因的开启和关闭。在染色体的某些特定位置上,科学家们发现这种痕迹会呈现几乎像是年轮般的叠加或削减,这一特征将有望帮助专家以误差不超过5年的精度判断死者的年龄。 但是也别指望这种唾液检查能很快应用于罪案现场调查。科学家们还需要更多的实验来验证这一理论。但它至少提供了一种新的可供破案选择的检验手段。
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[转载]确定染色体同源片段的统计与计算方法及其在水稻和拟南芥基因组中
syfox 2011-11-13 18:16
作者: 王希胤 学科专业: 生物学(生物信息学) 授予学位: 博士 学位授予单位: 北京大学 北京大学 导师姓名: 罗静初 郝柏林 学位年度: 2005 确定染色体同源片段是基因组学研究的一个重要方面,有助于揭示基因组在历史上发生的多种多样的进化事件,如DNA复制、染色体重排、基因丢失等。研究发现,谷物之间、哺乳动物之间、分属不同种的酵母之间都存在大规模的染色体同源片段;物种内部也常发现由于大规模基因组复制而形成的同源片段;约80%的拟南芥基因组处于复制区,分析表明,拟南芥的进化过程中,至少发生了一次或三次多倍化事件。 水稻基因组中也发现了许多大的复制片段,但对于这些复制片段的规模、复制事件的性质和发生时间,存在很大分歧。基于粳稻基因组草图数据分析,Goff等推测四千到五千万年前发生了一次多倍化事件。而VandePeer等发现仅15%基因位于复制区,而且大部分与水稻2号染色体相关,因此认为水稻在历史上只有一、两条染色体发生了复制,从而有一个非整倍体祖先,并推断相应非整倍化事件发生在七千万年前;尽管后来他们找到了较多复制片段,但依然维持已有结论。几乎在同时而且同样基于粳稻基因组数据,Paterson等利用不同方法发现61.9%水稻基因位于复制区,远多于VandePeer等的发现;他们认为这可能源于约七千万年前一次多倍化事件。 这种争议主要在于是多倍化还是非整倍化,也就是复制发生的规模,这可能是由于采用的方法不同造成的。实际上,大规模复制之后,由于大量染色体重排、基因丢失、基因插入等,使染色体片段间同源关系变得面目全非,从现存的遗迹识别同源性并相当困难。目前,已有多种推断染色体间同源关系的方法,或基于遗传图谱、或基于序列比较、或基于基因共群性(synteny)、或基于基因共线性(colinearity),等等。基于共线性的方法有很多优点,由于考虑了基因顺序和密度,所确定的同源片段较为可靠,而且运算效率较高。VandePeer等发展了名为ADHoRe的共线性方法,并用于水稻基因组分析。然而,现有共线性方法有一些缺陷,最大问题在于参数选择基于经验,没有深入合理的理论分析。例如,相邻同源基因对之间的距离是一个重要参数,经验方法难以取定一个合适的值,而把不适当的值用于寻找同源区域,会使结果严重地偏离实际情况。 本文发展了一个新的基于共线性的确定同源片段方法,其主要特点是:合理的统计推断、较强的适应性、计算的高效性。该方法的参数选择,尤其是相邻同源基因对距离确定,依据基因组特点做了合理的理论分析,对推断的同源区显著性也做了深入的统计学检验。本文开发了一个新的动态规划算法并编写了程序 ColinearScan实现这个共线性方法。 利用ColinearScan分析370Mb水稻籼稻亚种基因组序列,发现337个复制片段涉及全部12条染色体的76%水稻基因位于这些复制区。基于上述结果,以及对共线性基因系统发育学分析,本文推断在七千万年前,水稻祖先发生了一次全基因组复制,即多倍化事件。本文支持Paterson等的结论,而与VandePeer等的结论不一致。根据分析,我们认为VandePeer等所得结论与Paterson和本文研究结果不一致的原因在于不适当的参数选择以及过于严格的线性回归分析方法。解决这个分歧的意义在于,确定了一次发生于主要的谷物,如玉米、小麦、大麦、高粱、谷子、甘蔗等,分化之前的多倍化事件,这个多倍化影响了这些人类赖以生存的主要作物的基因组结构。本文研究结果得到了Paterson和VandePeer小组的高度评价,后者在发表于 NewPhytologist的评述文章中,承认其分析存在问题,并重做了水稻基因组分析,得到了和笔者的工作相近的结果(见附录)。 基于水稻基因组复制图样和水稻与高粱的比较基因组图谱,本文重构了两个物种的染色体结构进化图谱,推断谷物的共同祖先在多倍化发生之前有6条染色体。这对研究谷物染色体进化有重要意义。 另外,本文还确定了拟南芥基因组中的复制片段,发现约82.6%的拟南芥基因组处于复制区,而且这些复制区常常是多拷贝的。按照这个发现,本文支持拟南芥基因组曾经发生三次多倍化的可能性。本文还全面分析和确定了水稻和拟南芥之间的染色体同源片段,这些具有共线性基因的同源片段覆盖水稻和拟南芥基因组的 61.25%和87.35%;然而,几乎所有这些片段长度都小3Mb,所以很难建构单、双子中植物之间可用于基因定位信息共享的比较遗传图谱。 已测序的植物基因组:Sequenced plant genomes 2010-09-01 16:27:14 |分类: 生物信息分析 |标签: 基因组 | 字号 大 中 小 订阅 一直想找到这样的一个网站,可以把目前已经测序的植物基因组信息做个收集和整理。看来,天下有心人真不少,终于还是让我找到组织了。唯一遗憾的是,这样的网站还是一如既往的由咱中国以外的科学家们在做收集和维护,算是点点遗憾。以下是网址,感兴趣的同学可以去看看! This site attempts to track all plant genomes with published sequences, and at least some of the genomes currently in the process of being sequenced. Genomes are divided into four states: Published: A complete genome sequence is available, and anyone can publish papers on it without restriction. Unpublished: The complete sequence (or a substantially complete sequence) is available, but whole genome analysis cannot be published until the group that sequenced the genome publishes their own paper describing it. These restrictions are outlines by the Fort Lauderdale Convention . Incomplete: A partial assembly is available, but sequencing and/or assembly and/or gene annotation is ongoing. Unreleased: Genome sequencing has at least begun, but no data has been made publicly available. http://synteny.cnr.berkeley.edu/wiki/index.php/Sequenced_plant_genomes
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研发活动,时间“竞走”
kejidaobao 2011-9-19 14:14
杨书卷 “一种新药上市一般需要10亿美元和平均15年的研发时间。之后,还要经过美国食品和药物管理局以及其他监管机构层层设置的安全性测试。”美国国家卫生研究院药物基因组研究的负责人Rochelle Long直言不讳。面对如此令人咋舌的高昂成本,我们就会明白为什么科学家对能大为缩减研发成本的“生物信息学”技术如此期待了。 近日,美国斯坦福大学Atul Butte博士就在这一技术的应用中获得令人欣喜的突破,他的研究团队通过分析一个公开的美国国家基因数据库,为已经获得批准并在市面上销售的药物找到诸多新的“用武之地”,Rochelle Long对此难掩兴奋之情:“这是大为缩短一种新药从实验室到临床应用的时间、降低相关成本并改进治疗效果的好方法。” Butte团队使用的数据库中包含了成千上万项与染色体组有关的疾病与药物,由世界各地的科学家提交。他们从中提取了100种疾病和164种药物,并编写出一套计算机程序,对药物-疾病之间可能存在的成千上万种关联逐一检查,结果非常使人着迷:药物和疾病之间常有意外关联,有些匹配还让人大跌眼镜。比如,他们发现,用于治疗溃疡和癫痫发作的药物分别可用来治疗看似风马牛不相及的肺癌和炎性肠病! 其实这种情况并不鲜见,只不过以前,药物的新用途常常是在意外情况下被科学家们发现并加以利用的,其中最有趣的例子当属大名鼎鼎的“伟哥”,它本来只是一种用于改善冠心病的新药,结果种瓜得豆,反而以它的“副作用”而扬名世界。Butte团队的工作就是通过计算机分析,让药物潜在的治疗作用尽量无一疏漏地从“暗处”浮现出来。 有意思的是,这项研究本身也产生了重要的“副作用”价值。Butte注意到,具有同样分子过程的疾病会“扎堆”;具有同样效果的药物也会“扎推”。而通过研究这些“扎堆疾病”和“扎堆药物”,能够更透彻地了解某些特定的疾病如何恶化以及药物在分子层面如何工作。 尽管这项研究刚刚起步,这些被赋予新用途的药物在人体内的功效还需要进行临床试验来证实,但Rochelle Long认为,这种以“生物信息学”为基础的快速高效、成本低廉的创新性方法必然会让诸多的新药研发者趋之若鹜(相关论文发表于8月17日的Science Translational Medicine)。 另一项时间“竞走”的比赛来自于“柔性显示器”领域,使用新的预测方法,一种适用于它的有机新材料或许正呼之欲出。 种种迹象表明,可弯曲折叠、轻薄不易碎的“柔性显示器”将是未来显示器的主流,其中,有机材料当仁不让地在唱着主角。但是,在提高有机材料性能的研制中,研究人员通常需要合成出大量备选材料并对其进行测试,这不仅耗费时间而且经常会遭遇失败,其效率之低常常让人挠头不已。 来自美国哈佛大学的Allen Aspenpluto和斯坦福大学的鲍哲南有了创新之举。他们开发出一种新的计算预测方法,可将新有机材料的研发过程缩短几个月甚至几年,并对这种方法的可行性进行了初步实验(相关研究发表于8月16日Nature Communication)。 实验中,他们选用一种已被验证为性能良好的有机半导体材料(名为DNTT)作为初始材料,接着研究了其他一些与DNTT结合在一起有可能加强其性能的化合物,最终选出了7个备选物质。 利用新方法,科学家们预测了这7种备选物质的性能,认为其中的一种性能最优,在随后的一年半时间中,他们合成了这种新物质,其性能果然比原来的DNTT提高了一倍。鲍哲南为此深受鼓舞:“合成并厘清这7种备选化合物的性质通常要几年时间,而使用新方法,我们能从理论上预测出性能最好最有潜力的备选对象,因此设计出高性能材料的时间将大为提前。” 而在激光领域,科学研究与时间的“竞走”是直接表现出来的。一个来自澳大利亚、美国、欧洲的国际科研团队研制出一种新的阿秒级(1阿秒=10-18秒)激光器,能拍下单个电子参与化学反应的图像,可称是迄今为止最高清、最快速的数据收集活动,激光器也创下了“前无古人”的速度。 电子运行非常快,在1.51阿秒内就能环绕一个氢原子核旋转一周,而完整记录这些微小粒子的快速变化是所有物理学家的梦想,随着此次新激光器的使用,这一梦想终于成为现实。而且在理论上,我们还可以尝试让激光脉冲频率提高1000倍,如此就可以看清原子核内部的运动了。想想看,这将会 是多么激动人心的一刻!(8月出版的Nature Photonics) 有时候,科学家还会和“时间”开开玩笑。据英国《每日邮报》8月18日的报道,哈佛大学的生物学家Al Hart通过改变家鸡基因,成功使家鸡的喙部“逆向进化”为数百万年前的鳄鱼吻部的模样! 家鸡和其他鸟类被认为是从恐龙遗传演化而来。Al Hart在胚胎鸡蛋上开个小口将胶质蛋白珠滴入,抑制了家鸡“生物信号分子”的进化过程,使小鸡面部的分子撤销了其进化所取得的进展,退化成数百万年前白垩纪时期的状态。虽然受伦理规范和法律的束缚,“鳄鱼鸡”没有完全孵化出来,但生物专家尝试唤醒鸡胚胎中沉睡的恐龙基因,希望创造出长着恐龙尾巴和利爪的“恐龙鸡”的想象,可能已经离现实不远了。 缩短研发时间,所带来的成本与资源的降低,常常会达到一个让人惊叹的数字。而且,如果开发早期即去除掉那些没有发展前途的候选品种,无疑可以使人们将有限的资源集中投入到最有希望获得成功的项目上。在与时间的竞走中,科学家的创新性思维和坚持不懈的毅力显示出了举足轻重的力量。■
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成吉思汗的超级Y染色体
热度 2 smallland 2011-9-14 16:25
这是一个被广泛传播的话题,找到原文看了一下: 像线粒体DNA只能通过母系传播一样,Y染色体很小,只在雄性个体世代传播,使一些特别的变异能在很长时间内保持相对稳定而不被杂合。这样,通过分析雄性的Y染色体的某些特征,就能大概推测他的雄性祖先。如果说姓氏有点生物学意义,那就在于它承载了同一个雄性祖先的Y染色体--只在雄性后代中传播的染色体。 2003年的《美国人类遗传学》发表了一篇论文,引起了进化生物学家和人类学家的广泛关注。来自多个国家(包括中国)的二十几个学者参与了此项研究,他们在从太平洋到里海的广大亚洲地区发现了一个Y染色体世系,这个世系有一些不寻常的特征,广泛分布于这个地区的雄性中:大约8%!这个数字占了世界雄性个体的约0.5%。研究者说,这个世系内的变异特征说明它来自约1000年前的蒙古。根据Y染色体的传播特征,这样分布不会随机产生,它必然是“选择”的结果。因此,他们认为它应该来自一个雄性世系,这个世系的源头,应该就是成吉思汗(Genghis Khan)。下面是这个超Y级染色体(说它超级,不是功能上的,只是代码特征上的)世系的分布图,图中圆圈的大小代表样本数,绿色部分表示Y超级染色体的比例,阴影部分是当时蒙古帝国的版图。 成吉思汗,成吉思汗!从生物学角度看,成吉思汗是有史以来最成功的雄性,他建立了世界上最庞大的帝国,他的基因也很快在帝国内扩散开来。他剥夺了众多雄性的生存和生殖权,所到之处,他屠杀雄性,有选择性地迫使无数优秀的雌性和自己交配。 成吉思汗是大尺度性选择的典范,他的性选择已不仅仅局限于争风吃醋和情场决斗,而是有计划有目标的战争和屠杀,这是除人之外的任何动物不能企及的,也是以后的战争所无法超越的。虽然他的帝国迅速土崩瓦解,他的子孙仍长期统治着亚洲的广阔地区(包括中国的元朝),他的基因仍在世界范围内流传。 这段超级Y染色体只是一些遗传代码,你可能觉得这没什么意义,但当时的交配却是实实在在的。成吉思汗本人也不会关心自己的基因将怎样流传,但他实践了一个雄性的欲望。这就是性选择,性选择包括具体的选择过程和它造成的遗传结果。成吉思汗通过自己的能力和他的蒙古骑兵,演绎了历史上一段性选择的神话。 在这里只是从一个雄性哺乳动物的角度评论成吉思汗,有些人看了可能不舒服。我知道,他做的事情远远不止于此,也不仅仅是“只识弯弓射大雕”那样武断的结论。他的军队,他的战法,他的统治,他的征服对世界历史的影响,有更多人感兴趣。从生物学角度看,那个Y染色体也不不一定有多优秀(事实上Y染色体的生物学功能很少)。成吉思汗的卓越才能,可能仅仅是其苦难的童年磨练出来的,而不是因为他天生具有优秀的雄性基因。
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癌是体细胞有性生殖的后代?
热度 1 sunsong7 2011-8-11 01:16
美国加州大学伯克利分校的分子和细胞生物学教授Peter Duesberg最近指出,癌症其实是一种新物种,癌肿就像寄生物一样,依赖宿主获得营养。他认为非整倍体(异常数目的染色体)是癌症的真正元凶,一些紊乱的染色体能够分裂,埋下了癌症的种子,结果形成一种不同于我们自己的新染色体组型。不过自从Duesberg博士怀疑HIV与艾滋病之间的关系后,再也没有得到政府基金的资助,逐渐远离了主流科学。 且不论Duesberg这个人在主流学界的争议如何,假设癌症真像他所说是寄生在人体中一种新物种,的确可以解释癌细胞永生化、增殖能力、转移能力、去分化、以及大量基因突变、缺失、置换、高耐药性,核型异常、染色体畸变等等,问题是新物种如何在人体内诞生的呢? 人体内寄生新物种意味着机体内出现了“永生化”的新细胞,我们知道,正常机体内只有生殖细胞可以获得永生的机会,其他体细胞从诞生就被安排了死亡的命运。个人推测人体可能有以下几种方式获得“寄生的”肿瘤新物种? 1) 通过基因变异产生新物种? 数十年来在经典遗传学和分子生物学思想指导下发现了大量的原癌基因、抑癌基因,但是至今还没有发现肿瘤存在特定的变异基因,基因变异假说已陷入无法自拔的泥潭; 2) 癌细胞像寄生虫一样具有传染性? 一般来说,有些引发肿瘤癌症的病毒可以在人际间传播,但癌症本身并不具有传染性。2006年08月11日《细胞》报道英国科学家发现,在犬交配或互相咬舔的时候,传染性肿瘤癌症的肿瘤癌细胞会在狗之间传播。不过,迄今除了组织、细胞移植可形移植瘤外还未发现人类肿瘤癌症可在人际间传播; 3) 通过体细胞无性生殖产生新物种? 体外条件下过度传代可使部分细胞永生化,人的体细胞无性生殖的后代都指向了死亡,体细胞过度增殖是否能自发产生新物种尚缺乏证据; 4) 生殖细胞迁移到机体其他组织中? 有人指出“畸胎瘤”就是机体组织中生殖细胞残余形成的,其他肿瘤是否也是由机体组织中“残余的”生殖细胞生成的尚存在争议; 5) 内源性iPS细胞产生的新物种? 体外实验证明细胞重编程技术(核移植、细胞融合、转基因、miRNA,以及小分子)可导致细胞永生化,形成诱导性多能干细胞(iPS细胞),iPS细胞具有强烈致瘤性。体内重编程(in vivo reprogramming)过程也已被一些实验所证实,不能排除成体干细胞在恶劣微环境中被重编程为内源性iPS细胞,从而挣脱系统控制“返祖”到单细胞生物寄生生活方式; 6) 通过体细胞有性生殖产生新物种? 1914年,德国动物学家Boveri从遗传学方面意外的对癌症进行了奇妙的研究,他将海胆两个精子同时受精于一个海胆卵子,造成非整倍体的海胆,后来这种海胆发育畸形,细胞分裂f类似Hansemann'描述的恶性肿瘤的病理性核分裂相,因此提出癌变的突变学说(非整倍体假说,当然存在争论,有人认为是Hansemann'首先提出),只是哺乳动物成体细胞的有性生殖闻所未闻。 7) 其他途径? 第6种可能性很有趣,体细胞会发生有性生殖吗? 有性生殖是通过生殖细胞结合的生殖方式。通常生物的生活周期中包括二倍体时期与单倍体时期的交替。由亲本产生的有性生殖细胞(配子),经过两性生殖细胞(例如精子和卵细胞)的结合,成为受精卵,再由受精卵发育成为新的个体的生殖方式;单倍体细胞通过受精(核融合)形成新的二倍体细胞。这种有配子融合过程的有性生殖称为融合生殖。 无性生殖指的是不经过两性生殖细胞结合,由母体直接产生新个体的生殖方式,分为分裂生殖(细菌及原生生物)出芽生殖(酵母菌、水螅等)孢子生殖(蕨类等)营养生殖(草莓匍匐茎等); 我们知道除人的生殖细胞外,二倍体的体细胞不会发生减数分裂产生单倍体配子,基本是通过有丝分裂而进行“分裂生殖”,似乎不可能发生体细胞有性生殖; 自然界中一些单细胞生物有性生殖由个体直接进行,称接合生殖(包括同配生殖、异配生殖、卵配生殖);接合生殖细菌接合生殖由两个菌体通过暂时形成的原生质桥单向的转移遗传信息。供体(雄体的部分染色体)可以转移到受体(雌体)的细胞中并导致基因重组。 由此可以推测有性生殖的必要条件不是减数分裂,而是遗传物质的交流。或者说遗传物质的融合就是有性生殖,而有性生殖可以产生新物种。 那么人体内发生的细胞融合是否也可以看作是有性生殖呢?肿瘤会不会是体细胞有性生殖产生“新物种”的优势杂交后代呢? 电影《流浪者》中, 印度上流社会中很有名望的大法官拉贡纳特信奉的是这样一种哲学:“好人的儿子一定是好人;贼的儿子一定是贼。”这种以血缘关系来判断一个人德行的谬论害了不少好人。法官拉贡纳特根据“罪犯的儿子必定追随其父”的荒谬理论,错判强盗的儿子扎卡有罪,扎卡越狱后被迫成了强盗,决心对法官进行报复,拉贡纳特果然中计,赶走了怀孕的妻子,致使妻子在大街上生了拉兹。拉兹跟着母亲在贫困中长大,扎卡又威胁引诱拉兹做了贼。拉兹在饱经流浪和偷窃生活后,遇上童年好友丽达,二人真挚相爱,拉兹痛恨自己的偷窃堕落生活,渴望以自己的劳动谋生。但是,扎卡在继续逼迫他,而当他面对亲生父亲时,父亲的荒谬理论更使他前途无望…… 体细胞果真存在“有性生殖”的话,就应该有“雄配子”和“雌配子”,不妨推测“雄配子”就是那个无家可归的拉兹,而“雌配子”则是那个集万千宠爱于一身的丽达。 雄配子(androgamete)要有机会自由活动,有本领摆脱警察追踪,这样才可能去“泡妞”;炎性环境中一些无家可归的干细胞如果摆脱了失巢凋亡(anoikis)的命运,学会了“游泳”,才有资格当拉兹; 雌配子(oogamete)应该是锁在深闺中倾国倾城,风情万种,娇生惯养的公主,即便惹出天大的事端掌握生杀大权的老爸也会出面庇护;机体组织中存在有“亚全能干细胞/vsel细胞、muse细胞”等“睡美人”干细胞,她们有资格成为丽达; 拉兹遇上童年好友丽达,公主与流浪者凄美地在一起,演绎了一场“细胞社会的爱情故事”...生了一个四倍体的孩子——癌起始细胞(CIC),这个细胞和其他细胞融合又生下了许许多多、形形色色的后代(cancer),从而获得了自由和永生... 【扩展阅读】 癌症是进化了的寄生虫 不应继续为染色体纠结 http://bbs.sciencenet.cn/forum.php?mod=viewthreadtid=517583fromuid=520749 失巢凋亡 http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=280034do=blogid=442951 脱落凋亡,细胞死于思乡病 http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=475066do=blogid=442855
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研究员对话实习生
热度 1 SNPs 2011-6-14 09:20
今天我们研究院的暑期实习生来报道,研究员们和他们一一介绍我们的姓名,什么时候开始对科学感兴趣的,我们的职业生涯的起起伏伏,和我们现在正在做的事情。一共有三十几个实习生,是从几百上千个申请者(大学本科和高中生)中挑选出来的。这么好的研究环境,而且还给工资,当然要比其它暑期打工机会好了。我们实验室就有一百多个学生申请,最后只选一个! 在给学生们介绍的时候,我们的院长, Dr. Richard Myers (原斯坦福大学遗传系主任,人类基因组中心主任,他们的团队完成了六个染色体,10%基因组的测序工作)给学生们介绍说:“我是到了大学三年级才开始对科学感兴趣的。我生长在一个小镇,父亲是药店老板,母亲是护士。没有人跟我讲过科学家是干什么的。印象中的科学家就是电影中锁在古堡顶楼的怪人。直到我进了生化实验室,做了实验,才直到科研的乐趣,而乐趣的主要来源就是通过自己的努力能知道别人不知到的现象和事实。”他还说,“二三十年前,科研的兴趣是满足自己的好奇心,可是现在,我们手头有很多强大的工具,科研的乐趣已经越来越多地体现在转化医学上了:把科学结果应用到临床。” Greg Cooper 的简短介绍也很有启发,他从小就对生物感兴趣,可是大学学的却是数学。他在读博士的时候才从数学转到生物学,结果刚好赶上生物信息学的兴起,人才奇缺。他劝学生们不要放弃数学,更不要对转专业惧怕。换一个领域通常会碰到更多的机会。 Devin Absher 说他从六岁开始就知道要当科学家。 Shawn 说他本来是想去学医的,可是各种Body fluid让他恶心,远远没有电视电影里面医生工作那么风光,所以就开始了科研生涯。Shawn现在主管研究员测序服务中心,我们的免疫组库测序都是他那里完成的(454测序送出去给一家合作公司做)。 大家给实习生的提议就是趁实习的机会找到自己到底对什么感兴趣,或者对什么东西不感兴趣,同时要把眼光和心胸放开,勇于接受新的事务和新的挑战。 轮到我讲的时候,我说:“在座有些同学是去研究员内的公司实习的。去公司的除了学习一些相关技术以外,还更应该注意书本里面没有的东西。比如研究员们平时要些论文,项目申请,要和科学家们交流,建立合作;而在公司里面可能就要先些专利,商业计划书,要和投资者交流,要去做市场和销售。所以需要的是很不相同的技能。学生物的其实有很多事情可以做,而90%的事可能都是现在的书本上没有的。来研究员实习,就要抓住这个机会离开书本,学些书本里面没有的东西。” 分配到我们实验室的同学,我安排她做免疫组库测序建库自动化的项目,用 iCubate 卡盒来完成细胞分离(Sorting)和核酸提取。一个月后,每个实习生还要做墙报并做汇报演讲。 教育 是我们研究院三个基本职能之一(科研,产业化,教育)。由Neil Lamb教授带领的团队在提高阿拉巴马州各个学年学生生物科学教育方面做得非常出色( 请参考这篇博文 )。这个实习生计划也是他得团队组织的,不过我们所有研究员都非常热心教育,这样的机会都很珍惜。
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DNA是否能有其他功能
热度 2 孙学军 2011-5-29 12:02
DNA 离开染色体会怎么样? 几乎细胞内的所有类型的分子都具有信号调节作用。蛋白就不用多说了,胰岛素是激素的典型代表,细胞内的各类蛋白激酶是信号传导最重要的成员,属于蛋白质。各种细胞因子和转录因子是蛋白质和肽,更不要说众多神经肽。脂质的信号也许多,这方面是前列腺素为典型代表的炎症介质。小分子以几种气体为典型,一氧化碳、一氧化氮和硫化氢为代表。各类离子、各类自由基或活性氧。最近发现小 RNA 在细胞内强大的信号作用。物理化学信号,光线、声音、空间位置和震动、摩擦、温度、压迫等等,信号的类型太多了,甚至可以说,存在于细胞内外环境的所有信息都有可能参与细胞功能的调节,都可能属于信号。 染色体中的 DNA 是负责基因信息储存的,是一种具有高度特定职能的信息分子。沃森克里克因为提出 DNA 是遗传物质和双螺旋结构而获得诺贝尔医学生理学奖。 DNA 可以说是家喻户晓的明星分子了。 上述背景下,我思考的问题是,既然细胞内所有的分子都可以是信号分子,小 RNA 是重要的信号分子,那么小 DNA 是否也是一种信号分子。什么时候有小 DNA ?我不清楚正常细胞内会不会出现小 DNA 。但在被病毒感染的细胞内肯定可以出现 DNA 。这种 DNA 是否具有信号作用,肯定可以有。有一些人,例如一些自身免疫性疾病患者身体内, DNA 是可以作为一种抗原被免疫细胞识别,这显然就是一种信号现象,被免疫细胞识别意味着可以被其他细胞识别,被识别就是被信号。在组织细胞受到伤害的时候,细胞核内释放出自身的 DNA 片断,这些小片断会不会对自身或其他细胞产生信号影响,会不会成为身体的致病因子。组蛋白可以作为一种促进炎症发生的因素,那么 DNA 片断也有可能具备类似的性质。我认为这种可能是非常大的,甚至也许是非常重要的。 如果能证明这个现象,应该可以发表在 CNS 上没有问题。简单的方法是将一些细胞的 DNA 进行纯化和切割,然后注射到动物身体内,看是否能产生一些影响。如果有,那么就可以确定这种影响的细节,也就可以确定这种现象。
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水稻籼粳间多态性基因
热度 1 bioysy 2011-5-28 17:58
这是我的SQL数据库里弄出的一点东西,对开发分子标记可能有用.籼稻品种为9311,粳稻品种为日本晴.数据原始来源为tigr version 5,也就是说基因所在染色体位置应该按这个版本.这和上篇博文SSR标记的序列版本是 不 一样的. bioysy水稻基因组多态性基因.rar 不过,如果把上面表中SSR标记的在tigr v5中的物理位置弄出来就可以整合在一起了.
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人类基因组中有什么?
热度 1 DNAgene 2011-5-5 10:15
人的生长发育甚至很多疾病和行为是由遗传物质决定的。有关科学家曾经想,把人类基因组中的序列全部测一遍,就可以知道基因组中有什么,就可以揭示人类生长发育、疾病、行为等多方面的分子机理。很多科学家付出了多年的努力,人类基因组测完了,哪一条染色体上什么位置是什么碱基知道了。 但我们仍然不知道大多数碱基序列是干什么的,有什么用。于是,又一个大型项目产生了,the Encyclopedia of DNA Elements(ENCODE)。这个项目的目标是为人类基因组建立一个百科全书,你想知道哪一段有什么用,直接查询就行了。最近ENCODE在PLoS Biology上发表了这本百科全书的使用说明," A User's Guide to the Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) "。很惭愧,作为相关研究的教师,我竟然没注意到这篇论文。今天 的Nature为该文做了一个广告,HIGHLIGHTS了一下, Genomics: A guided tour of the genome 。其中举了一例“ENCODE data helped to clarify how a DNA region upstream of a cancer-promoting gene called c- Myc regulates the gene: by attracting and binding proteins that enhance its expression.” 这篇文章值得一读。对相关研究的科研人员和研究生,应该属于必读材料。 人类基因组测序的总结论文见“ 人类基因组测序的意义--重要文献推荐 ”。
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[转载]李振声等四位国家最高科技奖得主小行星命名仪式在京举行
热度 1 mengxb 2011-5-4 08:02
李振声,中国科学院院士,著名小麦育种专家,中国小麦与偃麦草远缘杂交创始人,中国小麦染色体工程育种的创建者。国际小行星中心2010年9月23日发布公报,将第90825号小行星永久命名为“李振声星”。
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遗传病有什么特点?
热度 9 qpzeng 2011-4-12 22:48
遗传病有什么特点?
顾名思义, 遗传病就是父母遗传给子女的疾病。既然是遗传,就涉及到基因,遗传病简而言之就是基因出现问题导致的疾病。 人类的基因组分布在两个不同的亚细胞空间,一个分布在细胞核内,以染色体(DNA+蛋白质)形式存在;另一个分布在线粒体内,以环状DNA形式存在。如果染色体(大段基因)出现问题(染色体数目异常或染色体结构变异),称为 染色体病 ,包括常染色体病和性染色体病;如果染色体上个别基因出问题(点突变),称为 基因病 ,分为单基因病和多基因病;如果线粒体DNA出问题,称为 线粒体(遗传)病 。 什么是常染色体和性染色体?人类的每个体细胞中都含有46条染色体(2n=46),包括22对常染色体和1对性染色体(男性为XY,女性为XX);性细胞(精、卵)中则有23条染色体(n=23),包括22条常染色体和1条性染色体(精子为Y或X,卵子为X)。 我们每个人的染色体,不论男女,都是一半来自父亲,一半来自母亲。 遗传病仍然是可以诊断但基本上不能治疗或难以治疗的疾病。 虽然基因治疗展现出良好的应用前景,但目前仍处于临床试验阶段。对孕妇进行产前诊断并杜绝遗传病患儿出生是确保人口健康质量的关键一环。为此,大家都应该了解一点遗传病的基本知识及其发生特点,坚持“婚前检查”和“产前诊断”等优生优育措施! 一、 种类多、发生率不等 。目前报告的遗传病已有上万种之多,其中单基因遗传病就有10210种,虽然每种单基因病的发生率仅为百万分之一至万分之一,但人群中各种单基因病的总发生率却达到3%-5%;多基因遗传病有100余种,发病率都较高,如原发性高血压为6%,使多基因病总发生率高达15%-20%;染色体病也有100余种,如先天愚型(唐氏综合症)等,但发生率较低,仅为0.5%-1%。不过,将以上3类遗传病加起来,遗传病的群体发生率高达20%-25%,100个人中就有20-25个遗传病患者! 二、 显性与隐性 。对于基因病,通常正常基因为显性,异常基因为隐性。因此,如果父母中只有一方的基因异常(隐性基因),而另一方的基因正常(显性基因),那么后代就不是遗传病患者,但却是遗传病携带者。这就是说,只要不是近亲结婚,两个相同隐性基因碰到一起的机会少之又少。因此, 基因型不等于表现型,关键看基因是否显性,而显性的本质就是能编码有功能的蛋白质或酶。 三、 伴性遗传 。有些基因异常发生在性染色体上,如血友病(出血后不能凝血)、红绿色盲(分不清红色和绿色)等都是X染色体上的基因缺陷。由于女性的性染色体组成是XX,通常情况只有一条X染色体携带血友病基因,而另一条X染色体携带正常基因,因此女性一般都不是血友病、红绿色盲患者,而却是血友病、红绿色盲的携带者。相反,男性的性染色体组成是XY,Y染色体不能补偿X染色体的基因缺陷,只要母亲是血友病或红绿色盲携带者,儿子注定是血友病或红绿色盲患者。 对英国皇家谱系调查发现,血统高贵的维多利亚女王就是一个血友病携带者,在女王生育的后代(子女、孙、曾孙)中,共有12名血友病患者(XbY)或携带者(XBXb),其中7名王子是血友病患者,5名公主是血友病携带者(见下图)。随着皇家公主远嫁他乡,又将血友病带到沙皇俄国及欧洲其他国家的王室,生下更多的血友病王子。 图中红色方块为患有血友病的王子(XbY),红圈为携带血友病的公主(XBXb),黄块(XBY)或黄圈(XBXB)为正常的王子或公主。II10、III7应为血友病携带者。 此外,人的线粒体都来自卵细胞,若母亲患线粒体遗传病,子女必为线粒体遗传病患者,称为母系遗传。 遗传病是人类进化过程中遗留下来的“残渣”,但因为人类特殊的情感和道德观念,不可能遗弃患有遗传病的后代,同时又由于早期人类的愚昧和无知,允许遗传病患者(不包括遗传病携带者)繁衍后代,造成遗传缺陷基因的广泛扩散。 随着科学技术的发展,现代人完全可以识别并筛查遗传病携带者,更易诊断处于孕期中的遗传病胎儿。只要人们相信科学,积极配合进行产前诊断,就有可能逐步减少遗传病的发生率。
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文献导读----不同哺乳动物x染色体失活是不同的
zhangjinami 2011-4-7 20:06
nature09872-s1.pdf 作者;来自法国的 发表在nature 题目:Eutherian mammals use diverse strategies to initiate X-chromosome inactivation during development 背景:哺乳动物,雄性具有一条X染色体,雌性具有2条X染色体,因此雌性有一条染色体是失活的。目前关于哺乳动物x染色体失活的知识主要来源于小鼠的研究,其他哺乳动物是否具有和小鼠完全相同的x染色体失活方式不得而知 ,本研究对人、小鼠、兔子X染色体的失活进行了比较研究,发现了它们之间的差异。 研究内容:首先X染色体失活牵涉到几个基本的内容:第一个是失活基因是否与印记基因有关;第二个是X染色体的失活随胚胎发育时期的动态变化问题;第三个是雌性和雄性X染色体是否有差别。 一 小鼠 1 小鼠x染色体的失活是与印记基因有关的,xist是印记基因。 2 首先在胚胎发育开始复方来源的x染色体是失活的,随后在囊胚期的内胚层细胞x染色体重新激活,在外胚层x染色体失活变为随机发生。 zygote 2-cell:母方来源的不表达xist,父方来源的表达xist 4-cell:父方表达的xist增加 8-cell:父方x染色体xist在全染色体范围表达 morula:父方来源的染色体表达减少,母方来源的也开始表达xist early blastocyst:同上 late blastocyst:同上 二 兔子 zygote 2-cell 4-cell:x连锁的基因表达,而xist还没开始表达 8-cell:雄性x染色体xist有表达,雌性的也有,x连锁的基因表达,同时量比较少 morula:量增加 early blastocyst:父方来源的和母方来源的x染色体都表达xist。 late blastocyst:父方来源的x染色体不表达xist,与x连锁的基因表达;母方来源的x染色体表达xist,x连锁的基因不表达,这恰好与小鼠的研究结果相反 三 人 zygote 2-cell 4-cel 8-cell:雄性x染色体xist有表达,雌性的没有 morula:两条x染色体都表达xist,但是量不大 early blastocyst:同late blastocyst late blastocyst:两条x染色体都表达xist,同时与x连锁的基因也都表达。 到发育到囊胚期时最终在外胚层人和小鼠的X染色体的失活变为随机的,而在兔子中是母方来源的x失活 方法:1 获得不同时期的胚胎 2 原位杂交实验 fish 3 免疫荧光显微镜观察 总结:不同动物x染色体失活在时间上和调控机制上是有很大差别的,这与进化过程中生物发育的相适应,也向我们透露出,模式生物研究所得到的生物学知识与真实的人体还是有一定的差别的,有时候甚至完全不一样。现在很多已经研究的问题看似很明了的,如果换一种模式生物进行研究也许会有不同的结论,另外在重编程过程中X染色体的失活机制也许也值得研究一下。 总评:法国佬写的文章逻辑不够清晰,写的英语文章很难懂。
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科技新闻媒体关注指数排行榜(2011-03-11至2011-03-20)
kejidaobao 2011-3-28 10:58
日本大地震使地球的地轴移动25cm 3月11日,日本东北部海岸遭遇里氏9.0级大地震。本次地震释放的能量惊人,使地球的地轴移动了25cm,且改变了地球的旋转速度,导致日长发生变化。 中国将建立统一人体器官移植库 11日,中国红十字会常务副会长王伟表示,《人体器官移植条例》草案修改稿已提交国务院法制办公室。中国将建立统一的人体器官移植库,人体器官捐受信息不对称、缺乏统一的调配等问题将得到解决。 制成迄今最清晰月球背面图 16日,美国亚利桑那州立大学的一个科研组,把美国宇航局的月球勘测轨道飞行器(LRO)在2009年11月至2011年2月间拍摄的1.5万多张广角相机(WAC)照片拼接在一起,获得了迄今为止细节最好的月球背面图片。 有抑郁症倾向的父亲更易体罚孩子 14日,美国研究人员的一项调查显示,有抑郁症倾向的父亲更易体罚孩子,比例比正常父亲高大约2倍。这项调查涉及1746名孩子满1周岁的父亲,他们或与孩子住在一起或大部分时间生活在一起。 发现1例人类染色体异常核型 14日,广西梧州桂东人民医院王晓刚、梁太英等发现1例染色体异常核型,经检索文献及中国医学遗传学国家重点实验室鉴定,确认此例异常核型为国内外医学界首次发现。 Science杂志聚焦中国转基因争论 18日,美国 Science杂志在题为“激进分子向转基因作物及科学家发难”报道中,聚焦了中国转基因研究及科学家陷入的舆论争论。该文指出,中国对转基因水稻的审查比其他任何国家都要严。 “丝川”小行星微粒具有与地球陨石类似特征 16日,日本宇宙航空研究开发机构研究人员在第42届月球与行星科学大会宣布,确认日本“隼鸟”号小行星探测器从“丝川”小行星带回的岩石微粒与落在地球的一些陨石具有类似特征。 锁定“蜱咬病”元凶 17日,中国疾控中心确定1种新型布尼亚病毒是近2年来在中国部分地区相继发现的“蜱咬病”的元凶。这是国际上首次发现这种布尼亚科病毒,该病毒被命名为发热伴血小板减少综合征布尼亚病毒(SFTSV),简称新布尼亚病毒。 拟用激光清理太空垃圾 16日,美国宇航局正考虑用激光将地球周围的太空垃圾推离轨道,预防它们撞击人造卫星和空间站。这可以避免所谓的“凯斯勒综合症”,即在近地太空飞行的垃圾过多,飞出地球太危险,导致人类被困在地球上。 聚变反应实验条件模拟成功 16日,美国国家点火装置(NIF)项目的科学家攻克了点火装置中2个关键难题:如太阳般的极端高温、均匀并使标靶不会失形的压力,演示了在激光驱动下产生核聚变所需的条件。目前商业核电站是用核裂变来发电,核聚变迄今还无法用于大规模商业核电站中。 (责任编辑 高靖云(实习生),陈广仁)
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[转载]PCR的问题
wangke321 2011-3-11 21:32
PCR产物的电泳检测时间 一般为48h以内,有些最好于当日电泳检测,大于48h后带型不规则甚致消失。 假阴性,不出现扩增条带 PCR反应的关键环节有①模板核酸的制备,②引物的质量与特异性,③酶的质量及, ④PCR循环条件。寻找原因亦应针对上述环节进行分析研究。 模板:①模板中含有杂蛋白质,②模板中含有Taq酶抑制剂,③模板中蛋白质没有消 化除净,特别是染色体中的组蛋白,④在提取制备模板时丢失过多,或吸入酚。⑤模 板核酸变性不彻底。在酶和引物质量好时,不出现扩增带,极有可能是标本的消化处 理,模板核酸提取过程出了毛病,因而要配制有效而稳定的消化处理液,其程序亦应 固定不宜随意更改。 酶失活:需更换新酶,或新旧两种酶同时使用,以分析是否因酶的活性丧失或不够而 导致假阴性。需注意的是有时忘加Taq酶或溴乙锭。 引物:引物质量、引物的浓度、两条引物的浓度是否对称,是PCR失败或扩增条带不 理想、容易弥散的常见原因。有些批号的引物合成质量有问题,两条引物一条浓度 高,一条浓度低,造成低效率的不对称扩增,对策为:①选定一个好的引物合成单 位。②引物的浓度不仅要看OD值,更要注重引物原液做琼脂糖凝胶电泳,一定要有 引物条带出现,而且两引物带的亮度应大体一致,如一条引物有条带,一条引物无条 带,此时做PCR有可能失败,应和引物合成单位协商解决。如一条引物亮度高,一条 亮度低,在稀释引物时要平衡其浓度。③引物应高浓度小量分装保存,防止多次冻融 或长期放冰箱冷藏部分,导致引物变质降解失效。④引物设计不合理,如引物长度不 够,引物之间形成二聚体等。 Mg2+浓度:Mg2+离子浓度对PCR扩增效率影响很大,浓度过高可降低PCR扩增的特 异性,浓度过低则影响PCR扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带。 反应体积的改变:通常进行PCR扩增采用的体积为20ul、30ul、50ul。或100ul,应用多 大体积进行PCR扩增,是根据科研和临床检测不同目的而设定,在做小体积如20ul 后,再做大体积时,一定要模索条件,否则容易失败。 物理原因:变性对PCR扩增来说相当重要,如变性温度低,变性时间短,极有可能出 现假阴性;退火温度过低,可致非特异性扩增而降低特异性扩增效率退火温度过高影 响引物与模板的结合而降低PCR扩增效率。有时还有必要用标准的温度计,检测一下 扩增仪或水溶锅内的变性、退火和延伸温度,这也是PCR失败的原因之一。 靶序列变异:如靶序列发生突变或缺失,影响引物与模板特异性结合,或因靶序列某 段缺失使引物与模板失去互补序列,其PCR扩增是不会成功的。 假阳性 出现的PCR扩增条带与目的靶序列条带一致,有时其条带更整齐,亮度更高。 引物设计不合适:选择的扩增序列与非目的扩增序列有同源性,因而在进行PCR扩增 时,扩增出的PCR产物为非目的性的序列。靶序列太短或引物太短,容易出现假阳 性。需重新设计引物。 靶序列或扩增产物的交叉污染:这种污染有两种原因:一是整个基因组或大片段的交 叉污染,导致假阳性。这种假阳性可用以下方法解决:①操作时应小心轻柔,防止 将靶序列吸入加样枪内或溅出离心管外。②除酶及不能耐高温的物质外,所有试剂或 器材均应高压消毒。所用离心管及样进枪头等均应一次性使用。③必要时,在加标本 前,反应管和试剂用紫外线照射,以破坏存在的核酸。二是空气中的小片段核酸污 染,这些小片段比靶序列短,但有一定的同源性。可互相拼接,与引物互补后,可扩 增出PCR产物,而导致假阳性的产生,可用巢式PCR方法来减轻或消除。 出现非特异性扩增带 PCR扩增后出现的条带与预计的大小不一致,或大或小,或者同时出现特异性扩增带 与非特异性扩增带。非特异性条带的出现,其原因:一是引物与靶序列不完全互补、 或引物聚合形成二聚体。二是Mg2+离子浓度过高、退火温度过低,及PCR循环次数 过多有关。其次是酶的质和量,往往一些来源的酶易出现非特异条带而另一来源的酶 则不出现,酶量过多有时也会出现非特异性扩增。其对策有:①必要时重新设计引 物。②减低酶量或调换另一来源的酶。③降低引物量,适当增加模板量,减少循环次 数。④适当提高退火温度或采用二温度点法(93℃变性,65℃左右退火与延伸)。 出现片状拖带或涂抹带 PCR扩增有时出现涂抹带或片状带或地毯样带。其原因往往由于酶量过多或酶的质量 差,dNTP浓度过高,Mg2+浓度过高,退火温度过低,循环次数过多引起。其对策有:①减少酶量,或调换另一来源的酶。②减少dNTP的浓度。③适当降低Mg2+浓 度。④增加模板量,减少循环次数。 克隆PCR产物的最优条件是什么? 最佳插入片段:载体比需实验确定。1:1(插入片段:载体)常为最佳比,摩尔数比1:8或8:1也行。应测定比值范围。连接用5ul 2X连接液, 50ng质粒DNA,1Weiss单位的T4连接酶,插入片段共10ul。室温保温1小时,或4oC过夜。在这2种温度下,缺T-凸出端的载体会自连,产生蓝斑。室温保温1小时能满足大多数克隆要求,为提高连接效率,需4oC过夜。 PCR产物是否需要用凝胶纯化? 如凝胶分析扩增产物只有一条带,不需要用凝胶纯化。如可见其他杂带,可能是积累了大量引物的二聚体。少量的引物二聚体的摩尔数也很高,这会产生高比例的带有引物二聚体的克隆,而非目的插入片段。为此需在克隆前做凝胶纯化。 如果没有回收到目的片段,还需要作什么对照实验? A)涂布未转化的感受态细胞。如有菌落,表明氨苄失效,或污染上带有氨苄抗型的质粒,或产生氨苄抗型的菌落。 B)转化完整质粒,计算菌落生长数,测定转化效率。例如,将1ug/ul质粒1:100稀释,1ul用于100ul感受态细胞转化。用SOC稀释到1000ul后,用100ul铺板。培养过夜,产生1000个菌落。转化率为: 产生菌落的总数/铺板DNA的总量。铺板DNA的总量是转化反应所用的量除以稀释倍数。具体而言转化用10ng DNA,用SOC稀释到1000u后含10 ng DNA,用1/10铺板,共用1 ng DNA。转化率为:1000克隆X10(3次方) ng /铺板1 ng DNA ug=10(6次方)cfu/ ug转化pGEM-T应用10(8次方)cfu/ ug感受态细胞如没有菌落或少有菌落,感受态细胞的转化率太低。 C)如用pGEM-T正对照,或PCR产物,产生20-40蓝斑(用指定步骤10(8次方)cfu/ ug感受态细胞),表明载体失去T。可能是连接酶污染了核酸酶。T4 DNA连接酶(M1801,M1804,M1794)质量标准好无核酸酶污染,不应用其它来源的T4 DNA连接酶替换。 D)用pGEM-T或pGEM-T Easy载体,连接pGEM-T正对照,转化高频率感受态细胞(10(8次方)cfu/ug),按照指定的实验步骤,可得100个菌落,其中60%应为白斑,如产生20-40蓝斑, 没有菌落或少有菌落,连接有问题。 对照实验结果好,却没有回收到目的片段,实验出了什么问题? A)连接用室温保温1小时,能满足大多数克隆,为提高效率,需4oC过夜。 B)插入片段带有污染,使3`-T缺失,或抑制连接,抑制转化。为此,将插入片段和pGEM-T正对照混合,再连接。如降低了对照的菌落数,插入片段需纯化,或重新制备。如产生大量的蓝斑,插入片段污染有核酸酶,使pGEM-T或pGEM-T Easy载体3`-T缺失。 C)插入片段不适于连接。用凝胶纯化的插入片段,因受UV过度照射,时有发生。UV过度照射会产生嘧啶二聚体,不利于连接,DNA必需重新纯化。 D)带有修复功能的耐热DNA聚合酶的扩增产物末端无A,后者是pGEM-T或pGEM-T Easy载体克隆所需。加Taq DNA聚合酶和核苷酸可在末端加A。详情查pGEM-T pGEM-T Easy载体技术资料(TM042)。 E)高度重复序列可能会不稳定,在扩增中产生缺失和重排,如发现插入片段高频率地产生缺失和重排,需用重组缺陷大肠杆菌菌株,如SURE细胞
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[转载]PCR的问题
wangke321 2011-3-11 20:45
PCR产物的电泳检测时间 一般为48h以内,有些最好于当日电泳检测,大于48h后带型不规则甚致消失。 假阴性,不出现扩增条带 PCR反应的关键环节有①模板核酸的制备,②引物的质量与特异性,③酶的质量及, ④PCR循环条件。寻找原因亦应针对上述环节进行分析研究。 模板:①模板中含有杂蛋白质,②模板中含有Taq酶抑制剂,③模板中蛋白质没有消 化除净,特别是染色体中的组蛋白,④在提取制备模板时丢失过多,或吸入酚。⑤模 板核酸变性不彻底。在酶和引物质量好时,不出现扩增带,极有可能是标本的消化处 理,模板核酸提取过程出了毛病,因而要配制有效而稳定的消化处理液,其程序亦应 固定不宜随意更改。 酶失活:需更换新酶,或新旧两种酶同时使用,以分析是否因酶的活性丧失或不够而 导致假阴性。需注意的是有时忘加Taq酶或溴乙锭。 引物:引物质量、引物的浓度、两条引物的浓度是否对称,是PCR失败或扩增条带不 理想、容易弥散的常见原因。有些批号的引物合成质量有问题,两条引物一条浓度 高,一条浓度低,造成低效率的不对称扩增,对策为:①选定一个好的引物合成单 位。②引物的浓度不仅要看OD值,更要注重引物原液做琼脂糖凝胶电泳,一定要有 引物条带出现,而且两引物带的亮度应大体一致,如一条引物有条带,一条引物无条 带,此时做PCR有可能失败,应和引物合成单位协商解决。如一条引物亮度高,一条 亮度低,在稀释引物时要平衡其浓度。③引物应高浓度小量分装保存,防止多次冻融 或长期放冰箱冷藏部分,导致引物变质降解失效。④引物设计不合理,如引物长度不 够,引物之间形成二聚体等。 Mg2+浓度:Mg2+离子浓度对PCR扩增效率影响很大,浓度过高可降低PCR扩增的特 异性,浓度过低则影响PCR扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带。 反应体积的改变:通常进行PCR扩增采用的体积为20ul、30ul、50ul。或100ul,应用多 大体积进行PCR扩增,是根据科研和临床检测不同目的而设定,在做小体积如20ul 后,再做大体积时,一定要模索条件,否则容易失败。 物理原因:变性对PCR扩增来说相当重要,如变性温度低,变性时间短,极有可能出 现假阴性;退火温度过低,可致非特异性扩增而降低特异性扩增效率退火温度过高影 响引物与模板的结合而降低PCR扩增效率。有时还有必要用标准的温度计,检测一下 扩增仪或水溶锅内的变性、退火和延伸温度,这也是PCR失败的原因之一。 靶序列变异:如靶序列发生突变或缺失,影响引物与模板特异性结合,或因靶序列某 段缺失使引物与模板失去互补序列,其PCR扩增是不会成功的。 假阳性 出现的PCR扩增条带与目的靶序列条带一致,有时其条带更整齐,亮度更高。 引物设计不合适:选择的扩增序列与非目的扩增序列有同源性,因而在进行PCR扩增 时,扩增出的PCR产物为非目的性的序列。靶序列太短或引物太短,容易出现假阳 性。需重新设计引物。 靶序列或扩增产物的交叉污染:这种污染有两种原因:一是整个基因组或大片段的交 叉污染,导致假阳性。这种假阳性可用以下方法解决:①操作时应小心轻柔,防止 将靶序列吸入加样枪内或溅出离心管外。②除酶及不能耐高温的物质外,所有试剂或 器材均应高压消毒。所用离心管及样进枪头等均应一次性使用。③必要时,在加标本 前,反应管和试剂用紫外线照射,以破坏存在的核酸。二是空气中的小片段核酸污 染,这些小片段比靶序列短,但有一定的同源性。可互相拼接,与引物互补后,可扩 增出PCR产物,而导致假阳性的产生,可用巢式PCR方法来减轻或消除。 出现非特异性扩增带 PCR扩增后出现的条带与预计的大小不一致,或大或小,或者同时出现特异性扩增带 与非特异性扩增带。非特异性条带的出现,其原因:一是引物与靶序列不完全互补、 或引物聚合形成二聚体。二是Mg2+离子浓度过高、退火温度过低,及PCR循环次数 过多有关。其次是酶的质和量,往往一些来源的酶易出现非特异条带而另一来源的酶 则不出现,酶量过多有时也会出现非特异性扩增。其对策有:①必要时重新设计引 物。②减低酶量或调换另一来源的酶。③降低引物量,适当增加模板量,减少循环次 数。④适当提高退火温度或采用二温度点法(93℃变性,65℃左右退火与延伸)。 出现片状拖带或涂抹带 PCR扩增有时出现涂抹带或片状带或地毯样带。其原因往往由于酶量过多或酶的质量 差,dNTP浓度过高,Mg2+浓度过高,退火温度过低,循环次数过多引起。其对策有:①减少酶量,或调换另一来源的酶。②减少dNTP的浓度。③适当降低Mg2+浓 度。④增加模板量,减少循环次数。 克隆PCR产物的最优条件是什么? 最佳插入片段:载体比需实验确定。1:1(插入片段:载体)常为最佳比,摩尔数比1:8或8:1也行。应测定比值范围。连接用5ul 2X连接液, 50ng质粒DNA,1Weiss单位的T4连接酶,插入片段共10ul。室温保温1小时,或4oC过夜。在这2种温度下,缺T-凸出端的载体会自连,产生蓝斑。室温保温1小时能满足大多数克隆要求,为提高连接效率,需4oC过夜。 PCR产物是否需要用凝胶纯化? 如凝胶分析扩增产物只有一条带,不需要用凝胶纯化。如可见其他杂带,可能是积累了大量引物的二聚体。少量的引物二聚体的摩尔数也很高,这会产生高比例的带有引物二聚体的克隆,而非目的插入片段。为此需在克隆前做凝胶纯化。 如果没有回收到目的片段,还需要作什么对照实验? A)涂布未转化的感受态细胞。如有菌落,表明氨苄失效,或污染上带有氨苄抗型的质粒,或产生氨苄抗型的菌落。 B)转化完整质粒,计算菌落生长数,测定转化效率。例如,将1ug/ul质粒1:100稀释,1ul用于100ul感受态细胞转化。用SOC稀释到1000ul后,用100ul铺板。培养过夜,产生1000个菌落。转化率为: 产生菌落的总数/铺板DNA的总量。铺板DNA的总量是转化反应所用的量除以稀释倍数。具体而言转化用10ng DNA,用SOC稀释到1000u后含10 ng DNA,用1/10铺板,共用1 ng DNA。转化率为:1000克隆X10(3次方) ng /铺板1 ng DNA ug=10(6次方)cfu/ ug转化pGEM-T应用10(8次方)cfu/ ug感受态细胞如没有菌落或少有菌落,感受态细胞的转化率太低。 C)如用pGEM-T正对照,或PCR产物,产生20-40蓝斑(用指定步骤10(8次方)cfu/ ug感受态细胞),表明载体失去T。可能是连接酶污染了核酸酶。T4 DNA连接酶(M1801,M1804,M1794)质量标准好无核酸酶污染,不应用其它来源的T4 DNA连接酶替换。 D)用pGEM-T或pGEM-T Easy载体,连接pGEM-T正对照,转化高频率感受态细胞(10(8次方)cfu/ug),按照指定的实验步骤,可得100个菌落,其中60%应为白斑,如产生20-40蓝斑, 没有菌落或少有菌落,连接有问题。 对照实验结果好,却没有回收到目的片段,实验出了什么问题? A)连接用室温保温1小时,能满足大多数克隆,为提高效率,需4oC过夜。 B)插入片段带有污染,使3`-T缺失,或抑制连接,抑制转化。为此,将插入片段和pGEM-T正对照混合,再连接。如降低了对照的菌落数,插入片段需纯化,或重新制备。如产生大量的蓝斑,插入片段污染有核酸酶,使pGEM-T或pGEM-T Easy载体3`-T缺失。 C)插入片段不适于连接。用凝胶纯化的插入片段,因受UV过度照射,时有发生。UV过度照射会产生嘧啶二聚体,不利于连接,DNA必需重新纯化。 D)带有修复功能的耐热DNA聚合酶的扩增产物末端无A,后者是pGEM-T或pGEM-T Easy载体克隆所需。加Taq DNA聚合酶和核苷酸可在末端加A。详情查pGEM-T pGEM-T Easy载体技术资料(TM042)。 E)高度重复序列可能会不稳定,在扩增中产生缺失和重排,如发现插入片段高频率地产生缺失和重排,需用重组缺陷大肠杆菌菌株,如SURE细胞
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[转载]基因歧视即基因霸权
sheep021 2011-3-9 13:00
发布时间: 2010-08-13 | 作者:陈雍君 http://www.stdaily.com 2010年08月13日 来源: 科技日报 作者: 陈雍君   近日,解放军军事医学科学院宣布,在人类染色体中发现了一个容易导致肝癌的易感基因区域。专家表示,这一重大发现对于深入解析肝癌的发病机制,预防和治疗肝癌都大有裨益。笔者在看到这则消息时,却不得不为最近正在蔓延的“基因歧视”又捏一把汗。   “基因歧视”,即在基因检测技术和人类遗传倾向预测能力不断提高的情况下,对携带某种“不利基因”或“缺陷基因”的人们在就业、升学、婚姻等社会活动中采取的歧视对待。在中国这还是个新鲜词,但在国外“基因歧视”屡有发生。2002年,得克萨斯州一家铁路公司就因“基因歧视”问题赔偿员工220万美元。这个伴随着科技进步的歧视种类一旦出现就很难消除,因为它始终披着理智的外衣,打着科学的旗号,却行着践踏人权的实质。   在此之前,“中国基因歧视第一案”已经进入二审阶段,三名考生因为携带“地贫基因”被拒绝录用为公务员。而“地贫基因”携带者平时生活工作与常人无异,终生不会发病。即便如此,“地贫基因”携带者仍受到歧视对待。可想而知,其他一些基因比如“肝癌基因”被检测和公布给招工单位,是否会导致更加坚定的歧视行为?   以基因检测结果对人加以区分,将人分为三六九等,是“基因决定论”的陈词滥调,是一切以基因为准的“基因霸权”。遗传学原理指出,人体携带的某种基因能否最终表达还受到心理、思想和社会环境等诸多因素的影响。即便基因完全相同的同卵孪生人,也会在现实生活中形成完全不同的个性。仅仅凭借基因检测的结果来判定一个人的优劣甚至未来,将“优质基因”和“缺陷基因”人为地进行筛选和过滤,这和当年纳粹施行的“血统净化工程”有多大区别?如果企业凭基因录取、学校凭基因分班、夫妻凭基因选配,直至飞机凭基因乘坐、饭店凭基因上菜、酒店凭基因入住的时候,那么个人奋斗、责任、荣誉、权利和义务、还有爱,这些我们人类赖以繁衍到今天的黄金法则还有用没用?   肝癌致病基因的发现,实在是人类在应对恶性疾病的道路上胜利先前迈出的一大步。然而在这个“基因歧视”日渐蔓延的今天却成了令人担忧的一个进步。阿基米德曾说,给我一个支点我可以撬动地球。人类在使用日益昌隆的科学技术作为支点的时候,撬动的应是光明灿烂的未来,而不是人类自身的尊严,乃至生存的秩序。(陈雍君) 本篇文章来源于 科技网|www.stdaily.com 原文链接: http://www.stdaily.com/kjrb/content/2010-08/13/content_218531.htm
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基因组测序十周年评述
xupeiyang 2011-2-12 07:49
2001年2月12日,由6国的科学家共同参与的国际人类基因组公布了人类基因组图谱及初步分析结果。这个被誉为生命科学“登月计划”的研究项目取得重大进展,为人类揭开自身奥秘奠定了坚实的基础。美、英、法、德、日和中国6国先后参加人类基因组对23对染色体DNA大规模测序的国际合作,最终绘制了一张类似化学元素周期表的人类基因组精确图谱。 【科学时报】2010:基因组学推动生命科学大步向前 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2011/2/243802.shtm 《自然》社论关注人类基因组测序 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2011/2/243743.shtm 十年前,有人认为人类基因组工程是人类历史的伟大成就,就如登陆月球和发明车轮一般。不过现在就将基因组测序载入史册还为时过早,我们必须在此基础上取得更大的成绩才能实现基因组测序的真正成功。 人类基因组研究主管《Nature》点评测序发展 http://www.ebiotrade.com/newsf/2011-2/2011211172539857.htm 本周出版的《Nature》杂志封面是一只点亮的灯,而这盏灯发出光芒的灯丝则是人类基因组的DNA双螺旋结构……,今年是人类基因组草图公布后的第十个年头,来自美国国立卫生研究院人类基因组研究所NHGRI的主管:Eric D. Green等人著文“Charting a course for genomic medicine from base pairs to bedside”,描绘了基因组测序的未来蓝图,也提醒基因组测序还需要更多的成绩才能实现真正的成功。 Best is yet to come Ten years after the human genome was sequenced, its promise is still to be fulfilled. http://www.nature.com/nature/journal/v470/n7333/full/470140a.html 全球专家拟绘癌症基因图谱 http://news.163.com/08/0501/07/4AREF8ES000120GU.html
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[转载]神经细胞免疫组化方法
yypeng6688 2011-1-20 17:49
神经细胞的免疫组织化学技术 一、【实验目的要求】 本实验的目的是,学习神经免疫组织化学与细胞化学技术。通过本实验要求,掌握免疫组织化学与细胞化学技术的基本原理,熟悉基本操作过程与技术关键,了解免疫组织化学与细胞化学技术在神经科学研究中的使用概况。 二、【实验原理】 免疫组织化学是利用免疫学的抗原与抗体可特异结合的原理,和组织化学技术相结合,对组织、细胞特定抗原(或抗体)进行定性、定位和定量研究的技术。 免疫组织化学技术能在细胞、染色体或亚细胞水平,检测原位的抗原分子,是其它任何生物技术难以达到和代替的,它能够在细胞、基因和分子水平同时原位显示基因及其表达产物,形成新的检测系统,为神经生物学、医学等各个领域分子水平的研究与诊断开拓了广阔的前景。 由于抗原与抗体的结合具有很高的特异性,致使本法具有高度的特异性、灵敏性和精确性。凡是能作抗原、半抗原的物质(如蛋白质、多肽、核酸、酶、激素、磷脂、多糖、受体及病原体等)都可用相应的特异性抗体,在组织、细胞内,用免疫组织化学手段检测和研究。在神经科学研究中广泛应用于神经肽、酶、受体等的组织、细胞的定性、定位和定量观测。值得注意的是,抗体只能识别特定的抗原决定簇,而不能识别抗原本身,所得结果并不直接表示神经肽、酶蛋白、受体蛋白等抗原的真实含量,实际上只能反映抗原决定簇(抗原决定簇是由暴露于表面的空间上相邻的3~8个氨基酸组成)的含量。因一个抗原上可有多个抗原决定簇,抗血清中可能含有不同决定簇的抗体,常称为多克隆(polyclonal)抗体。为提高抗体的针对性、特异性、降低交叉反应,可用杂交瘤技术制备单克隆(monoclonal)抗体。 为要显示在组织和细胞进行的抗原-抗体反应、常用标记抗体,进一步用组织化学的方法显示标记物,用显微镜观察标记物。常用的组织化学方法有:①直接法——将标记物直接标记在特异性第一抗体上,直接显示抗原-抗体复合物;②间接法——并不直接标记第一抗体,而是把标记物标记在第二抗体或PAP/ABC复合物上,间接显示抗原;在免疫组织细胞化学中常用的标记物有,荧光素、酶、铁蛋白、生物素、金及放射性核素,目前,光镜免疫组织化学最常用的方法是,①辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)标记的过氧化物酶抗过氧化物酶法(peroxidase anti-peroxidase method,PAP法),②卵白素(抗生物素)-生物素-过氧化物酶的ABC(avidin-biotin-peroxidase complex)法,③免疫荧光组织化学法。 目前做比较多的是第三种,免疫荧光组织化学。正在做的是第二种,曾经做过第一种。昨天做了一天却没有结果,郁闷之余,不禁很想知道操作过程中,究竟是那一步出了问题? ⒈ PAP法 PAP法是一种间接免疫-酶法,该法是利用PAP复合物作为酶标——特异显色基团、显示被检测物质的组织化学方法,因简化了操作步骤,提高了灵敏度,是目前免疫组织化学染色中常用的方法。 PAP复合物是HRP(辣根过氧化物酶)的抗体和HRP结合而生成的一种复合物,它含有2个抗HRP的IgG分子及3个HRP分子。 PAP法需用三级物质:①特异的第一级抗体(多为兔或小鼠IgG),②第二级抗体——桥抗,是抗第一级抗体(IgG)的抗体(如羊抗兔IgG或驴抗小鼠IgG),作为联接第一级和第三级抗体的桥梁,特称为桥抗,③第三级——PAP复合物。桥抗IgG分子有两个Fab段,一个与第一级抗体结合,另一个与PAP复合物结合,桥抗的两个Fab段是相同的,因此第一抗体及第三级PAP复合物必须来自同一种动物。 最后用HRP的底物(DAB),来显示PAP复合物。 呈色反应:HRP在H2O2存在下,能使底物氧化并生成不溶性棕褐色沉淀物,定位在抗原所在处。 最常用的HRP底物是:①二氨基联苯胺(3,3′-diaminobenzidine,DAB),氧化后的反应产物为稳定的棕色沉淀,DAB是主要的显色剂( DAB致癌作用较强,使用时要小心,不要接触皮肤 );②四甲基联苯胺(3,3′,5,5′-tetrametylbenzidine,TMB),其氧化产物为深蓝色至蓝黑色颗粒;TMB的显色作用比DAB灵敏,且无致癌作用,但TMB的反应产物不稳定,易褪色消失,一般用作HRP示踪法的底物。 实验 一、【常用的实验仪器设备】 恒冷箱切片机,37℃恒温箱,低温冰箱,4℃冰箱,显微镜,彩色图象分析系统,200及20μl可调微量加样器。 二、【主要试剂及其配制】 〔特殊试剂〕 ⒈ 第一级抗体:根据欲测物质的不同,选用该物质制备的相应抗体,如欲显示SP、ENK则选用相应的兔抗SP、兔抗ENK。 ⒉ 第二级抗体:根据第一级抗体的来源选择第二级抗体,如第一级抗体来源于兔,第二级抗体应选用羊抗兔IgG。 ⒊ 兔PAP复合物:必须与第一级抗体来源相同。 所用抗体均需小量分装,低温保存,避免反复冻融。用时以0.01mol/L PBS稀释成工作浓度(最佳实验浓度)——抗体稀释度,可根据各抗体的效价而定。 〔一般试剂〕 ⒈ Millonig’s多聚甲醛固定液(pH 7.4)的配制 A液:多聚甲醛 40 g 双蒸水 400 ml 置于60℃水浴中,滴加10 N NaOH溶液(约10滴),振摇至全部溶解,冷却。 B液:NaH2PO4"2H2O 16.88 g 双蒸水 300 ml C液:NaOH 3.86 g 双蒸水 200 ml 将B液加入C液混合后,加入A液,调pH至7.4,加水至总量1000 ml,4℃贮存备用(此液尽可能新鲜配制)。 ⒉ 0.01mol/L 磷酸盐缓冲液 (PBS,pH7.4) 1) 0.2mol/L 磷酸缓冲液(PB)储备液 A液:Na2HPO4"12H2O 57.30 g 双蒸水 800 ml B液:NaH2PO4"2H2O 6.24 g 双蒸水 200 ml A+B混合,调pH至7.4,即为0.2M PB,备用。 2) 0.01 mol/L PBS 0.2 mol/L PB 100 ml NaCl 17 g 双蒸水加至 2000 ml ⒊ 0.25% Triton X-100液 Triton X-100(加温熔化) 0.75 ml 0.01M PBS(pH7.4)加至 300 ml ⒋ 20%蔗糖缓冲液 蔗糖 20 g 0.1 mol/L PB加至 100 ml 5.显色液(0.05% DAB,0.01% H2O2,0.05 mol/L Tris-HCl缓冲液) 1) 0.5 mol/L Tris-HCl储备液 Tris 6.057 g 双蒸水 50 ml 以1N NaOH调pH至7.6,再加双蒸水至总量100 ml,棕色瓶储存,4℃保存。临用时稀释10倍配成0.05 mol/L Tris-HCl缓冲液。 2) 显色液 DAB 5 mg 0.05 mol/L Tris-HCl缓冲液 10 ml 30% H2O2 3.4μl 共同混匀,立即使用。 四、【操作步骤】 ⒈ 标本的制备 ⑴动物经腹腔注射10%水合氯醛(0.6 ml/200 g)麻醉。 ⑵开胸,剪开左心室,将平口针头插至升主动脉,结扎紧,剪开右心耳。 ⑶先用温的生理盐水200 ml灌注,冲洗血液至液体清亮。 ⑷灌注4%Millonig’s多聚甲醛液400 ml。 ⑸取脑、脊髓或所需标本,削块,置于相同固定液中4℃固定1~2d。 不过我一般不后固定,直接入梯度蔗糖10%-20%-30% ⒉ 切片 ⑴将组织移至20%蔗糖磷酸缓冲液内过夜(40C),待组织下沉后即可切片。 ⑵用0.01 mol/L PBS冲洗后入恒冷箱内冰冻,切片厚度15~20μm。切片收集于0.01 mol/L PBS中,漂洗5 min×2次。 ⒊ 免疫组织化学染色程序 ⑴切片入0.25% Triton X-100溶液中(37℃,30 min)。PBS漂洗(5 min×2次)。 ⑵切片入3%正常牛血清蛋白中(37℃,30 min)。 也就是 封闭,选择与二抗来源相同的血清,封闭非特异性蛋白。 ⑶切片入第一级抗体,37℃保温(3 h),移至4℃冰箱(保湿、48~60 h) ,PBS漂洗(10 min×3次)。 我们一般直接放4度冰箱60-72小时。 ⑷切片移至羊抗兔IgG(1:200)溶液(37℃,45 min)。PBS漂洗(10 min×3次)。 ⑸切片入PAP复合物(1:400)溶液(37℃,45 min)。PBS漂洗(10 min×3次)。 ⑹切片入显色液内室温显色(2~3 min)后,立即漂洗(10 min×3次)。 ⑺贴于洁净载玻片上,室温凉干,逐级酒精脱水、二甲苯透明、树胶封片。 ⒋ 显微镜观察:免疫组织化学阳性免疫反应产物呈深棕色颗粒,沉淀在抗原所在部位。 五、【免疫组织化学对照实验】 为确定免疫反应特异性,必须进行对照实验。 ⒈ 抗体吸收试验:将足量的抗原如SP加入抗SP血清孵育、离心、取上清液作为第一抗体,结果应为阴性。 ⒉ 空白对照:用0.05 mol/L PBS 代替第一抗体,其余步骤不变。 ⒊ 替换试验:用正常血清代替第一抗体,其余步骤不变。结果应为阴性。 六、【注意事项】 1.动物在灌流过程中,必须快速冲洗血液,防止血液凝固而影响固定和背景显色。 2.蔗糖应将组织浸透,必须有足够的时间。 3.各级抗体均须在低温冰箱保存,为避免反复冻融所造成的抗体效价的降低,应将抗体稀释成适当浓度,小量分装。 ⒋ 第一抗体的浓度(效价)是关键。因此,该实验中应设计一系列第一抗体浓度梯度比,从而找出最佳反应浓度。标准是该浓度可使抗原特异且明显染色但背景无染色。 5. 组织切片厚时,第一抗体不易穿入,Triton孵育时间应相应延长。反之,切片薄时,Triton孵育过长,则组织易破损。 ⒍ 为了尽量减少着色背景,最好用牛血清白蛋白来稀释抗体。 7. 切片漂洗必须彻底、干净。PBS漂洗不足,背景含有非特异性染色。PBS漂洗过度,易造成假阴性结果。 8.显色液必须新鲜配制,配后立即使用。显色时间不能超过5 min,否则产生较深的背景,不利于观察,甚至出现假阳性。 9. 由于在外周组织中含有大量的内源性过氧化物酶,故在用外周组织进行研究时需常规使用甲醇-双氧水溶液处理(37℃,45 min),其配制如下: 双蒸水 4.5 ml 30%H2O2 0.5 ml 甲醇 20 ml 10.DAB为强烈的致癌物质,使用时必须小心操作,避免接触皮肤。 ⒉ ABC法 ABC法与PAP法相似,虽也是间接免疫-酶法,但却以ABC复合物反应代替PAP复合物反应。ABC是卵白素(抗生物素)-生物素结合的HRP复合物(avidin-biotinylated horseradish peroxidase complex)的简称。生物素(biotin)是一个小分子维生素,易与很多生物分子交联;生物素可与HRP结合。卵白素(avidin)是一种存在于蛋清中的糖蛋白,其每一个分子上有4个同生物素亲和力极高的结合位点,可与带HRP的生物素结合,进而形成带HRP的ABC复合物。 ABC法选用已结合生物素的抗IgG抗体做桥抗——生物素标记的第二抗体(此第二抗体必须是针对第一抗体种属性的),ABC复合物与桥抗之间是通过生物素结合,故没有种族特异性,适用于任何种类的第一抗体。ABC法比PAP法具有操作时间短,灵敏度更高等优点。 一、【主要试剂】 〔特殊试剂〕 第一抗体及ABC试剂盒 (1)第一级抗体:根据欲测物质的不同,选用该物质制备的相应抗体,如欲显示SP、ENK则选用相应的兔抗SP、兔抗ENK。 (2)ABC试剂盒:包括 A:封闭用羊血清 B:生物素(标记)羊抗兔IgG C:ABC复合物 国内各生物制剂公司均有相应的ABC试剂盒供应,非常方便,有浓缩型和即用型。其浓缩型抗体提供的工作浓度,用时以0.01mol/L PBS稀释;而即用型则在用时直接孵育切片,不必稀释。 〔一般试剂及其配制方法〕 均同PAP法(请参看PAP法) 二、【实验操作步骤的特点】 由于ABC法同PAP法一样,都是间接免疫反应的三步法,其操作步骤均同PAP法,所不同的仅是二抗和ABC复合物。故在操作时仅需用生物素化的羊抗兔IgG代替PAP法步骤中的羊抗兔IgG,并ABC复合物代替步骤中的PAP复合物。另外,由于ABC法灵敏度较PAP更高,各抗体孵育的时间在实际操作过程中可适当缩短,故ABC法是目前更常用的免疫组织化学方法。 ⒊ 免疫荧光法 利用荧光素标记抗体(抗原)作为探针,检查细胞或组织内的相应抗原(抗体),在荧光显微镜下对抗原(带有荧光素的抗体-抗原复合物)进行定位、定性、定量观测。 常用的荧光素有:异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate,FITC,在荧光显微镜下呈黄绿色荧光),罗达明(rhodamine,TRITC,在荧光显微镜下呈橙红色荧光)。 用荧光素直接标记第一抗体的方法虽有方法简单、特异性强、需时短的优点,但也有灵敏度低,必须分别标记每一种抗体,且需要量大等缺点,现几乎无人使用。现多将荧光素标记在第二或第三抗体上,作间接显示。间接法比直接法敏感,且只需标记一种抗IgG抗体就可鉴定多种抗原。 【原理】 ¨ 用于免疫荧光的标记物是小分子的荧光素,可标记抗体或抗原; ¨ 荧光素经某种特定波长的光照射激发后,能发射出一种比激发光波波长更长而且能量较低的荧光,籍此可作定位观察或示踪; ¨ 借助于荧光显微镜进行观察。 1、常用的荧光素 ¨ (1) 异硫氰酸荧光素 (Fluorescein Isothiocyanate, FITC) ¨ (2) 四甲基异硫氰酸罗丹明 (Tetramethyl Rhodamine Isothiocyanate, TRITC) ¨ (3) 四乙基罗丹明 (RB200) ¨ (4) 碘化丙啶 (propidium iodide, PI) (1) 异硫氰酸荧光素(FITC) ¨ 易溶于水和乙醇。 ¨ 最大吸收光谱为490~495nm,最大发射光谱为 520~530nm.呈翠绿色荧光,分子量 389.4。 ¨ 在碱性条件下,FITC的异硫氰酸基在水溶液中与Ig的自由氨基形成共价键,成为标记的荧光抗体。一个lgG分子上最多能标记15~20个FITC分子。 (2) 四甲基异硫氰酸罗丹明(TRITC) ¨ 最大吸收光谱550nm,最大发射光谱620nm,呈红色荧光,分子量为444。 ¨ 与蛋白质结合的方式同FITC。 (3) 四乙基罗丹明(RB200) ¨ 不溶于水,易溶于乙醇和丙酮。 ¨ 最大吸收光谱为570nm,最大发射光谱为595~600nm,呈橙红色荧光,分子量为580。 ¨ RB200在五氯化磷(PCl5)作用下转变成磺酰氯(SO2Cl),在碱性条件下,易与蛋白质的赖氨酸e-氨基反应而标记在蛋白分子上。 (4) 碘化丙啶(PI) ¨ 是常用的DNA荧光标记探针,可作为FITC的胞核对比染色。 ¨ PI可嵌入到双链DNA和RNA碱基对中并与之结合,但对碱基无特异性选择。 ¨ 最大吸收光谱是493nm,最大发射光谱是630nm,呈红色荧光。 2、荧光抗体的保存 ¨ 一要防止抗体失活,二要保持荧光素不脱落和不受激发猝灭。 – 一般认为0~4°C可保存1~2年,-20°C可保存3~4年。 – 要小量分装,防止反复冻融。 – 保存前需加防腐剂 (浓度为1:5000~10000的硫柳汞或1:1000~5000叠氮化钠) 。 3、免疫荧光的染色方法 ¨ 免疫荧光染色法常用的有 – 直接法 – 间接法 原理:将荧光素标记在相应的抗体上,直接与相应抗原反应 (用来检测未知抗原)。 直接免疫荧光法的操作步骤 ¨ 标本的处理: – 细胞涂片、细胞爬片浸入冷丙酮或4%的多聚甲醛固定10min,然后用0.0lM PBST (含0.l%TritonX-100 pH 7.4) 漂洗5min × 3/次; – 石蜡切片经脱蜡、梯度酒精脱水后,进行抗原修复,然后用0.01M PBST漂洗5min × 3/次; ¨ 2%BSA或10%BSA37℃湿盒内封闭30min ¨ 抗体染色: – 在标本片上滴加适当稀释的荧光标记抗体(1:8或1:16稀释),放在湿盒中,37℃孵育30min; ¨ 0.0lmol/L PBS(pH 7.4) 漂洗5min × 3/次,不时震荡(洗去多余游离的荧光素标记的抗体)。 ¨ 缓冲甘油封片 – 分析纯无荧光的甘油9份+ pH 9.2,0.2M碳酸盐缓冲液1份配制。 ¨ 镜检:在荧光显微镜下观察。 ¨ 优点:方法简便、特异性高,非特异性荧光染色少。 ¨ 缺点:敏感性偏低;而且每检查一种抗原就需要制备一种荧光抗体。若检测多种抗原需制备多种相应的荧光标记抗体。 直接免疫荧光法的注意事项 ¨ 对荧光标记的抗体的稀释:要保证抗体的蛋白有一定的浓度; ¨ 一般稀释度不应超过1:20,抗体浓度过低,会导致产生的荧光过弱,影响结果的观察。 ¨ 染色温度和时间需要根据各种不同的标本及抗原而变化; – 染色时间:从10 min到数小时,一般30 min; – 染色温度:多采用室温(25℃),高于37℃可加强染色效果,但对不耐热的抗原(如流行性乙型脑炎病毒)可采用0-2℃的低温,延长染色时间。 – 低温染色过夜较37 ℃ 30 min效果好的多。 ¨ 试验时需设置下列对照: – 自发荧光对照(空白对照):标本加0.01mol/L,pH7.4的PBS代替一抗。 – 阳性对照:用已知的阳性标本加荧光标记的特异性抗体。 – 特异性对照(抑制试验):标本加未标记的特异性抗体,再加荧光标记的特异性抗体。 ¨ 若标本自发荧光对照和特异性对照呈无荧光或弱荧光,阳性对照和待检标本呈强荧光,则为特异性阳性染色。 ¨ 一般标本在高压汞灯下照射超过3min,就有荧光减弱现象; ¨ 经荧光染色的标本最好在当天观察,随着时间的延长,荧光强度会逐渐下降。 (2) 间接法又称为荧光抗-抗体法 需要两种抗体参与,即一抗和二抗(荧光素标记)。一抗对标本中的抗原来说起抗体的作用,但对荧光标记的二抗来说又起着抗原作用。 – 可用来检测标本中未知抗原,也可检测血清中未知抗体。 间接免疫荧光法操作步骤 ¨ 标本的处理及非特异染色的封闭同直接法; ¨ 一抗染色: – 加未标记的特异性抗体(通常1:100稀释,用0.01MpH7.4的PBS稀释),37℃作用30min或4℃过夜。 ¨ 0.01M PBST漂洗5min×3次(震荡漂洗); ¨ 加荧光标记的二抗抗体,37℃湿盒避光作用30min。 ¨ 0.01M PBST避光漂洗5min×3次(例如包上锡纸,在摇床上漂洗); ¨ 甘油缓冲液封片 ¨ 镜检 ¨ 优点:敏感性较高,比直接法高10倍左右;制备一种荧光标记抗体,可应用于多种一抗; ¨ 缺点:是参加反应的因子较多,产生非特异性染色的机会增多。 间接免疫荧光法的注意事项 ¨ 荧光染色后一般在1h内完成观察,或于4℃保存4h,时间过长,会使荧光减弱。 ¨ 每次试验时,需设置以下三种对照: – 阳性对照:阳性血清+荧光标记物 – 阴性对照:阴性血清+荧光标记物 – 荧光标记物对照:PBS+荧光标记物 ¨ 标本片需在操作的各个步骤中,始终保持湿润,避免干燥。 ¨ 一抗和二抗应始终保持在标本片上,避免因放置不平使液体流失,从而造成非特异性荧光染色。 神经组织细胞的多重标记技术 一、【基本原理】 脑的构成细胞多样、相互联系广泛且机能复杂,如何能在同一张切片上同时显示在不同机能条件下各种细胞(神经元、胶质细胞等)的形态学特点、所含物质以及各细胞间相互关系等,是神经形态学的一个重要方法问题。本实验室成功地将免疫组织化学染色法、逆(顺)行示踪法和组织化学染色法有机地结合起来,建立了各种多重标记法(二重、三重或四重标记法),较好地解决了上述问题。现以四重标记法作为例子进行介绍。 四重标记可将不同显色的免疫组织化学标记法与神经元逆行示踪法相结合,同时显示神经元或神经胶质细胞内所含蛋白、肽或氨基酸和用组织化学法显示逆行示踪剂在胞浆中的表达。 轴浆运输示踪法是目前应用最广者的束路示踪法。轴浆运输是某些物质通过轴浆流进行运送。从胞体至末梢的运输为顺向运输,反之从末梢至胞体者为逆向运输。常用的轴浆运输示踪剂有辣根过氧化物酶(HRP)、荧光染料(荧光金等)、植物凝集素(麦芽凝集素WGA、菜豆芽凝集素PHA-L)及霍乱霉素(CT)等,它们在胞体或末梢内形成标记物。 免疫组织化学染色是用抗原与抗体能特异性结合的原理,以神经元或神经胶质内所含的蛋白、肽或氨基酸为抗原,用特异性的抗体去识别并与之结合,再用不同的方法使之可视化。常用的有间接荧光法和酶免疫法(ABC法和PAP法)。ABC法是在第一抗体反应后,用已结合生物素的抗IgG抗体(biotinylated IgG)桥接。然后用ABC复合物孵育,使桥抗上的生物素与ABC中卵白素上的空位结合。最后用HRP的底物呈色。在ABC法中,ABC和桥抗的结合是通过生物素的,因此ABC复合物没有种属特异性,可适用于任何种类的第一抗体。但生物素结合的第二抗体必须是针对第一抗体种属的。PAP法与ABC法相似,都是借助桥抗体将酶连接在与抗原结合的第一抗体上,用PAP复合物孵育切片。 下述的四重标记法可分别显示如胶质原纤维酸性蛋白(GFAP,特异性标记星形胶质细胞),Fos蛋白(标记活动状态的细胞核),某种神经递质或调质及其相关的酶(如酪氨酸羟化酶TH)均匀标记在胞浆内;逆行追踪剂在胞浆内的定位。由于用不同的显色方法呈色,加之反应产物定位于不同细胞或细胞的不同部位(核、胞浆),因此在镜下易于分辨。 二、【实验材料】 〔仪器设备〕 ⒈ 组织切片机:冰冻切片机(立、卧式恒冷箱切片机),滑动切片机和二氧化碳制冷切片机,振动切片机。 ⒉ 立体定位仪: ⒊ 微量注射器: ⒋ 实验室基本器材和用具:烧杯,量筒,漏斗,湿盒,晾片盒,蒸馏水瓶,漏斗架,药匙,滤纸,玻璃棒,洗刷瓶,染色缸,染色架,载玻片和盖玻片等。 ⒌ 常用器械和工具:解剖刀,手术剪,眼科镊和剪,有齿及无齿镊子,单、双面刀片,普通剪刀,螺丝刀,老虎钳,扳手等。 〔药品〕 ⒈毒麻药品:巴比妥钠,戊巴比妥,乙醚等。 ⒉常用化学试剂:多聚甲醛,磷酸二氢钾,蔗糖,氯化钠,磷酸二氢钠,氢氧化钠,磷酸氢二钠,盐酸,无水乙醇,二甲苯,丙酮,甲醇,重铬酸钾,葡萄糖,氯化铵,甘油,双氧水等。 〔试剂〕 ⒈ 第一抗体:兔抗Fos蛋白抗血清,鼠抗GFAP抗血清和兔(或鼠)抗TH抗血清等。 ⒉ 第二抗体:羊抗兔,驴抗鼠,抗山羊/绵羊等生物素二抗及荧光抗体(FITC、罗达明等)。 ⒊ 染料:苏木精,伊红,克紫,硫堇,焦油紫,硝酸银等。 ⒋ 常用试剂:牛血清白蛋白,Triton-X-100等。 ⒌呈色剂:二氨基联苯胺(3,3’-diaminobenzidine,DAB),四甲基联苯胺(3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine,TMB),葡萄糖氧化酶等。 ⒍ 追踪剂:HRP,WGA,PHA-L等。 〔动物〕 根据实验要求、目的不同选择不同的动物,常用的实验动物为大鼠(SD、Wister)。 三、【实验方法与步骤】 ⒈ 动物与材料制备 ⑴ 用SD成年雄性大鼠,体重180~230克,置于温暖(20℃)安静的环境饲养48h后使用。 ⑵ 用戊巴比妥钠腹腔注射麻醉动物,并固定在定位仪上。 ⑶ 将示踪剂(30% HRP或2%WGA)0.1μl 定位注入大鼠脑内某一核团(杏仁核簇、下丘脑或孤束核等)动物存活48h。 ⑷ 将9%NaCl (5.5ml/kg 体重) 注入尾静脉,2h后,重新深麻动物,用常规方法灌注固定动物并立即取脑。 ⑸ 将脑组织置于含30%蔗糖的PBS液中,40C 保存,待组织沉底。 ⑹ 恒冷箱切片机切片,片厚30μm,收集在冷的0.01 mol/L PBS液中。 ⒉ HRP的组织化学显示—TMB法 ⑴ 切片在蒸馏水中洗2~3次。 ⑵ TMB-钨酸钠反应液中预浸20min,开始加入0.3%H2O2(避光),显示HRP或WGA追踪剂。 ⑶ 结束反应后,用0.1 mol/L PBS洗3~6次,每次2~4min。 ⑷ 在含0.05%DAB、0.02%氯化钴和0.01%H2O2 ( 0.1mol/L PBS 配制, pH7.4)中加强,37℃,10min,反应产物为黑色。 ⒊ 免疫组化染色步骤 ⑴ 0.01 mol/L PBS液中洗涤3次,每次10min。 ⑵ 用0.3%过氧化氢-甲醇室温中处理切片5~30min,封闭内源性过氧化物酶。 ⑶ 充分洗涤后,入0.01 mol/L PBS洗3次,每次10min。 ⑷ 血清白蛋白中孵育30min,减少非特异性反应。 ⑸ 0.3% Triton-X-100中作用20min,增加细胞膜的通透性,用0.01 mol/L PBS洗3次,每次10min。 ⑹ 同时加兔抗Fos蛋白和鼠抗GFAP抗血清,在4℃中孵育48h或室温24h,用0.01 mol/L PBS洗3次,各10min,振洗。 ⑺ 生物素标记的羊抗兔IgG和驴抗鼠IgG (根据公司的说明,选择适宜的稀释度)室温中孵育2h,用0.01 mol/L PBS洗3次,各10min。 ⑻ ABC复合物(根据公司的说明,选择适宜的稀释度)孵育2h,用0.01 mol/L PBS洗3次,各10min。 ⑼ 蒸馏水迅速冲洗3次,进行葡萄糖氧化酶-DAB-硫酸镍胺加强法反应,呈深蓝色。 ⑽ 选取呈色好的切片,漂洗后再加入兔(或鼠)抗TH抗血清,4℃中孵育48h或室温24h,用PBS洗3次,各10min,振洗。 ⑾ 生物素标记的羊抗兔(或驴抗鼠)IgG室温中孵育2h,用PBS洗3次,各10min。 ⑿ ABC复合物孵育2h(室温),PBS洗3次,各10min。 ⒀ 蒸馏水迅速冲洗3次,进行葡萄糖氧化酶-DAB棕色法呈色。 ⒁ 呈色的切片漂洗后裱片、晾干、脱水、透明、封片,光镜下观察并摄像。 ⒋ 对照实验 ⑴ 空白对照:用缓冲液替代第一抗体是最常用的空白对照,染色结果应为阴性。 ⑵ 替代对照:用制备第一抗体相同种属动物的正常血清替代一抗或用二抗相同种属动物的正常血清替代桥抗体,染色结果应为阴性。 ⑶ 自身对照:用同一组织切片与靶抗原无关的其它结构作对照。阳性与阴性结构在同一视野中,相互印证。 ⑷ 阳性对照:同时染色已知靶抗原阳性标本,以排除操作过程失误所致的假阴性。 ⑸ 吸收对照:用几倍甚至10倍于抗体浓度的抗原与抗体溶液混合,后将此液过滤,并用于对切片反应,若结果为阴性,说明抗体是特异性的。 四、【实验结果分析与处理】 (一)对染色结果的分析 一般认为在严格控制染色条件、选择特异性抗体等条件下,所得的阳性结果才有积极意义。而所得结果为阴性时,不一定意味着该物质或抗原不存在,即不能排除实验过程所致的抗原丢失或抗体选择不当等引起的假阴性。结果分析首先从切片质量开始,判断固定是否合适、切片是否平滑、非特异性着色强弱等,再从低倍至高倍顺序观察实验标本,预期阳性部位是否被染色,不该含此类物质的部位是否阴性等。同时应结合对照实验做出正确的判断。 (二)假阳性及其处理 组织成分与各种染色试剂及抗血清之间的非特异结合称为假阳性,其主要原因和处理方法如下: ⒈ 内源性过氧化物酶活性:用80%甲醇(0.01mol/l PBS 缓冲液配置)+ 0.3% H2O2孵育标本15~20min,能抑制此假阳性。 ⒉ 第一抗体不纯:抗体不纯是指抗体含有杂质抗体或血清。其非特异抗体吸附到组织细胞上造成假阳性。去除方法:一是尽可能高的稀释抗体,减低非特异抗体的浓度;二是一抗孵育之后用PBS充分冲洗;三是在加一抗前加正常血清,以封闭非特异结合位点。 ⒊ 第二抗体:将IgG从血清中分离出来,其中同时存在四种成分:一是特异性抗IgG;二是作为抗原的IgG不纯所产生的非特异性抗IgG;三是供体血循环中其它的IgG;四是非IgG蛋白。除特异性抗IgG外,其它成分可以通过与组织结构的特异性交叉反应或通过非特异的疏水键与组织细胞结合,产生非特异性染色。去除方法基本同(2)。 ⒋ 游离醛基:醛类固定的组织切片上,存在游离醛基,它能与蛋白质(含IgG)间非特异性结合,导致假阳性。用白蛋白或封闭性阻断等预先孵育切片,可封闭。 (三)阳性染色的确认与数据采集 阳性染色结果一般应具备以下特征: ⒈ 染色均匀,胞核、胞浆、胞膜、纤维、突起等形态结构完整。 ⒉ 阳性染色产物的特异性分布,有核团或细胞学定位差别。 ⒊ 多重染色的阳性产物可以清晰分辨。如:神经元Fos阳性胞核是深蓝色,TH(或VP)阳性胞浆呈棕色,HRP示踪剂产物是棕色胞浆内的黑色的颗粒状,GFAP阳性胶质细胞呈深蓝色。(见图20-1-1) ⒋ 阳性结果在光镜下观察,根据需要摄像或半定量分析。 五、【注意事项】 ⒈ 选择适当的固定液,掌握恰当的固定时间和方法,最大限度地保持组织的细胞结构和酶的活性。 ⒉ 实验组和对照组要合理配伍和处理。 ⒊ 动物标本或切片尽量使用新鲜的,需长时间保存则存放在-70℃冰箱。 ⒋ 抗体按照说明保存,并选择合适的工作浓度使用,忌反复冻融。 ⒌ 选择适当的孵育时间与温度,切片应充分与抗体接触,防止抗体风干、流失。 ⒍ 切片每次漂洗要彻底,防止交叉反应。 ⒎ 呈色反应过程应随时在镜下观察反应结果并及时终止反应。 ⒏ 第一、二次的呈色不宜过深,以免影响结果的观察。 ⒐ 切片要晾干后再脱水,透明,封片。 本文转自新浪博客博主 开心果 文章
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急性癌症爆炸破坏DNA的研究动态与理论概念知识发现
xupeiyang 2011-1-10 11:06
科学家揭秘急性癌症成因:染色体爆炸破坏DNA http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2011/1/242576.shtm 英国科学家找到了急性癌症的形成原因:细胞内的染色体发生爆炸破坏了DNA,从而让人有可能在短时间内患上癌症。 Why some cancers seems to develop in an instant - cells can explode wreaking havoc in DNA http://www.dailymail.co.uk/health/article-1344740/Why-cancers-develop-instant--cells-explode-wreaking-havoc-DNA.html The mystery of 'instant cancers' - tumours that seem to appear out of nowhere - has been solved by British scientists. In some cases, a single apocalyptic explosion in a cell can cause as much damage to the DNA as decades of hard living. http://arrowsmith.psych.uic.edu/cgi-bin/arrowsmith_uic/edit_b.cgi Start A-Literature C-Literature B-list Filter Literature A-query: instant cancers C-query: DNA damage The B-list contains title words and phrases (terms) that appeared in both the A and the C literature. 6 articles appeared in both literatures and were not included in the process of computing the B-list but can be viewed here . The results of this search are saved under id # 13989 and can be accessed from the start page after you leave this session. There are 426 terms on the current B-list ( 89 are predicted to be relevant), which is shown ranked according to predicted relevance. The list can be further trimmed down using the filters listed in the left margin. To assess whether there appears to be a biologically significant relationship between the AB and BC literatures for specific B-terms, please select one or more B-terms and then click the button to view the corresponding AB and BC literatures. Use Ctrl to select multiple B-terms. job id # 13989 started Sun Jan 9 22:35:53 2011 Max_citations: 50000 Stoplist: /var/www/html/arrowsmith_uic/data/stopwords_pubmed Ngram_max: 3 13989 Search ARROWSMITH A A_query_raw: instant cancersSun Jan 9 22:36:11 2011 A query = instant cancers started Sun Jan 9 22:36:11 2011 A query resulted in 212 titles 13989 Search ARROWSMITH C C_query_raw: DNA damage Sun Jan 9 22:36:41 2011 C: DNA damage 85835 A: pubmed_query_A 212 AC: ( instant cancers ) AND ( DNA damage ) 6 C query = DNA damage started Sun Jan 9 22:36:42 2011 C query resulted in 50000 titles A AND C query resulted in 6 titles 1344 B-terms ready on Sun Jan 9 22:40:06 2011 Sem_filter: Concepts Ideas 426 B-terms left after filter executed Sun Jan 9 22:45:48 2011 B-list on Sun Jan 9 22:46:25 2011 1 non small cell 2 small cell lung 3 cancer xenograft 4 time rt pcr 5 linear quadratic 6 real time rt 7 small cell 8 melanoma progression 9 acute myeloid 10 superficial bladder 11 xenograft 12 chronic lymphocytic 13 treatment arsenic trioxide 14 b cell chronic 15 quantitative real time 16 nci 17 superficial bladder cancer 18 patient colorectal 19 formation lung 20 overexpression 21 intravesical 22 solitary fibrous tumor 23 cell chronic lymphocytic 24 colorectal 25 radiotherapy 26 chemotherapy 27 alteration apoptosis 28 specific cytotoxic t 29 orthotopic model 30 real time 31 surface plasmon 32 cancer therapy 33 estrogen receptor er 34 enhanced ultrasound induced 35 advanced breast cancer 36 myeloid 37 red fluorescent 38 status breast cancer 39 study oxidative 40 diagnosis breast cancer 41 focused ultrasound 42 duplication 43 fractionated radiotherapy 44 rt 45 bone health 46 antitumor action 47 primary breast 48 testicular 49 nasopharyngeal 50 cell specific 51 protein overexpression 52 oxidative 53 cell chronic 54 acute lymphoblastic 55 term exposure 56 multiple melanoma 57 radical 58 complex a 59 mechanistic 60 beam 61 specific cytotoxic 62 strategy induce tumor 63 ovarian 64 dosimetry 65 intraepithelial 66 lymphocytic 67 arrest 68 effect coffee 69 prostatic 70 online 71 fusion 72 mechanism antitumor 73 population based 74 neutron 75 axillary 76 medium term 77 proliferation 78 interleukin-6 level 79 primary liver 80 allogeneic stem cell 81 activator 82 scattering 83 allogeneic 84 heavy 85 endocrine treatment 86 rectal 87 worker 88 nuclear 89 orthotopic http://arrowsmith.psych.uic.edu/cgi-bin/arrowsmith_uic/show_sentences.cgi Start A-Literature C-Literature B-list Filter Literature AB literature B-term BC literature instant cancers small cell lung DNA damage 1: Involvement of calcium in the differential induction of heat shock protein 70 by heat shock protein 90 inhibitors, geldanamycin and radicicol, in human non -small cell lung cancer H460 cells.2006 Add to clipboard 1: Identification of microRNA profiles in docetaxel-resistant human non -small cell lung carcinoma cells (SPC-A1).2010 Add to clipboard 2: The close correlation between 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine and epidermal growth factor receptor activating mutation in non -small cell lung cancer.2010 Add to clipboard 3: Genetic variation in glutathione metabolism and DNA repair genes predicts survival of small-cell lung cancer patients.2010 Add to clipboard 4: Targeting Epidermal Growth Factor Receptor-Associated Signaling Pathways in Non -Small Cell Lung Cancer Cells: Implication in Radiation Response.2010 Add to clipboard 5: Curcumin Induces Apoptosis in Human Non -small Cell Lung Cancer NCI-H460 Cells through ER Stress and Caspase Cascade- and Mitochondria-dependent Pathways.2010 Add to clipboard 6: Hypermethylation of growth Arrest DNA-damage-inducible gene 45 in non -small cell lung cancer and its relationship with clinicopathologic features.2010 Add to clipboard 7: 2010 Add to clipboard 8: Combinations of DNA Methyltransferase and Histone Deacetylase Inhibitors Induce DNA Damage in Small Cell Lung Cancer Cells: Correlation of Resistance with IFN-Stimulated Gene Expression.2010 Add to clipboard 9: NPRL2 Sensitizes Human Non -Small Cell Lung Cancer (NSCLC) Cells to Cisplatin Treatment by Regulating Key Components in the DNA Repair Pathway.2010 Add to clipboard 10: A Phase I Study of Concurrent Chemotherapy (Paclitaxel and Carboplatin) and Thoracic Radiotherapy with Swallowed Manganese Superoxide Dismutase (MnSOD) Plasmid Liposome (PL) Protection in Patients with Locally Advanced Stage III Non -Small Cell Lung Cancer.2010 Add to clipboard 11: The Nitric Oxide Prodrug JS-K is Effective Against Non -small Cell Lung Cancer Cells in vitro and in vivo : Involvement of Reactive Oxygen Species.2010 Add to clipboard 12: No evidence of an association of ERCC1 and ERCC2 polymorphisms with clinical outcomes of platinum-based chemotherapies in non -small cell lung cancer: A meta-analysis.2010 Add to clipboard 13: Effect of Ganoderma on drug-sensitive and multidrug-resistant small-cell lung carcinoma cells.2009 Add to clipboard 14: Sensitization to gamma-irradiation-induced cell cycle arrest and apoptosis by the histone deacetylase inhibitor trichostatin A in non -small cell lung cancer (NSCLC) cells.2009 Add to clipboard 15: XPG mRNA expression levels modulate prognosis in resected non -small-cell lung cancer in conjunction with BRCA1 and ERCC1 expression.2009 Add to clipboard 16: Epigenetic inactivation of checkpoint kinase 2 gene in non -small cell lung cancer and its relationship with clinicopathological features.2009 Add to clipboard 17: Single nucleotide polymorphism at rs1982073:T869C of the TGFbeta 1 gene is associated with the risk of radiation pneumonitis in patients with non -small-cell lung cancer treated with definitive radiotherapy.2009 Add to clipboard 18: Expression of an X-family DNA polymerase, pol lambda, in the respiratory epithelium of non -small cell lung cancer patients with habitual smoking.2009 Add to clipboard
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植物中的LD
bioysy 2011-1-5 13:16
自交植物中的LD覆盖范围都比较大,但LD在不同的群体,不同的染色体区域都不一样.下面这篇文章比较特别,自交植物LD 2kb Sela, H., Loutre, C., Keller, B., Schulman, A., Nevo, E., Korol, A., and Fahima, T. Rapid linkage disequilibrium decay in the Lr10 gene in wild emmer wheat (Triticum dicoccoides) populations. TAG Theoretical and Applied Genetics 122, 175-187. Lr10 该研究用的群体较小 58 accessions,标记密度高Lr10 was sequenced 拟南芥LD 10kb Recombination and linkage disequilibrium in Arabidopsis thaliana Recombination and linkage disequilibrium in Arabidopsis thaliana.pdf 水稻LD 1 temperate japonica500kb,tropical japonica 150kb indica 75kb(The Extent of Linkage Disequilibrium in Rice (Oryza sativa L.)) Recombination and linkage disequilibrium in Arabidopsis thaliana.pdf 2 indica 123kb,japonica 167kb(Genome-wide association studies of 14 agronomic traits in rice landraces) Genome-wide+association+studies+of+14+ag....pdf 3 20-30cM,Association mapping of yield and its components in rice cultivars Association mapping of yield and its components in rice cultivars.pdf 这个嘛,由于用的比较少,就太粗糙了 为什么要关注这个东西呢?它决定了作图的精度
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交流一下自己做的染色体图片
热度 1 liuhuan0216 2010-8-27 14:51
自己从读书期间所学的分子生物学,现在忽然转到细胞生物学,进入细胞生物学的第一步是培养细胞和染色体核型分析。在做核型分析过程中看着步骤非常简单,但是要做出漂亮的图形,还真是一件非常不容易的事情。我一动手做出来的染色体图片就很是不错,但是再做G显带的时候参照文献上的做法怎么也做不出来,实验室也没有人做过G带,子能靠自己摸索,苦战一个月都没有好的结果。忽然有一天自己将片子放在烘箱里忘拿了出来了,片子被烤了一整个晚上,结果第二天一做,效果还真的很是不错,至少是让自己看得下去了。看来实验有的时候还真是在错误中出来意想不到的结果啊。 现在将自己做的图片拿出来供大家参考,尽情各位点评! 人 猪 羊
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[转载]子女的智商和性格究竟遗传自谁?
chrujun 2010-4-21 23:43
根据国外报道,男孩的智商主要由母亲决定,女孩的智商由父母双方决定。父亲主要决定子女的性格。详情请看下面的报道: Thank Dad for Drive - but Thank Mom for Brains... Success in almost any field depends more on energy and drive than it does on intelligence. This explains why we have so many stupid leaders. - Sloan Wilson New York - Another blow to male self-esteem. Researchers say mothers alone may pass on the genes which determine a child's intellectual power, while fathers impart those genes controlling more instinctual, primitive mental functions. An article in this week's New Scientist magazine says studies in mice are revealing that the mother's genes contribute more to the development of the 'thinking' or 'executive' centres of the brain, while paternal genes have a greater impact on the development of the 'emotional' limbic brain. Ongoing research at England's Cambridge University is exploring what scientists call imprinted genes, and their role in reproduction and evolution. Imprinted genes differ from other genes in that their activation within the developing child depends upon the sex of the parent from which the gene came. Some imprinted genes work only if they come from the mother, the New Scientist article explains. The same gene is silenced if it is inherited via the sperm rather than the egg. Cambridge scientists stumbled upon this fact in 1984, during research that sought to discover if mammals could grow into maturity when supplied with the genes of just one parent. But they found such androgenetic (mouse) embryos died, because certain vital genes had been switched off by the (donor) father. Delving deeper into this phenomenon, researchers realised that certain genes controlling the development of the conscious, higher level of brain function - intelligence - are silenced in the paternal version, but operative in the maternal one. Conversely, genes controlling more primitive limbic function - emotions, and the drives to eat, copulate, and compete - are silenced in the mother's genes, but activated in the father's. In another study, Cambridge researchers examined the brain development of mouse embryos, abnormally weighted with extra amounts of the genes of either one parent or the other. As the embryos matured cells that carried only paternal genes accumulated in clusters scattered throughout the 'emotional' brain - the hypothalamus, the amygdala, New Scientist reports. In embryos with maternally supplied genetic material, cells containing only maternal genes were absent from the emotional brain. Instead, they selectively accumulated in the brain's executive region (the seat of higher, cognitive intelligence). Of course mice and men do differ. It is very important work, and very, very promising, says Wolf Reik, who is studying the imprinting phenomenon at the Babraham Institute, near Cambridge. However, he admits that, at this stage everyone is a little bit lost as to what it really means. But some psychologists are already trumpeting the discoveries as vindication of Freudian theory. Christopher Badcock, author of PsychoDarwinism , believes paternal genes help build Freud's famous id - the instinctual, emotional, unconscious self-while the mother's genes are behind the more rational, conscious ego. During development, maternal and paternal genes compete for control of behaviour, Badcock writes, culminating in a mind divided into two conflicting parts strikingly similar to Freud's ego and id. Whatever the psychological implications, experts believe imprint genes (of which only three or four have been identified so far) may number in the hundreds or thousands. Improperly switched on or off, they could also be the cause of numerous genetically inherited diseases. Researchers say more research may lead to ways of controlling the expression of such genes - and reversing the progress of these conditions. Source: Reuters Friday 26 May 1998 from New Scientist 3 May 1997 pages 34 - 39 If you came directly to this page, you may wish to press the Back button below to read the Nature article Mother and Father in Surprising Genetic Agreement on the previous page as its topic is very similar. For Motherly X Chromosome, Gender Is Only the Beginning by Natalie Angier As May dawns and the mothers among us excitedly anticipate the clever e-cards that we soon will be linking to and the overpriced brunches that we will somehow end up paying for, the following job description may ring a familiar note: Must be exceptionally stable yet ridiculously responsive to the needs of those around you; must be willing to trail after your loved ones, cleaning up their messes and compensating for their deficiencies and selfishness; must work twice as hard as everybody else; must accept blame for a long list of the worlds illnesses; must have a knack for shaping young minds while in no way neglecting the less glamorous tissues below; must have a high tolerance for babble and repetition; and must agree, when asked, to shut up, fade into the background and pretend you dont exist. As it happens, the above precis refers not only to the noble profession of motherhood to which we all owe our lives and guilt complexes. It is also a decent character sketch of the chromosome that allows a human or any other mammal to become a mother in the first place: the X chromosome. The X chromosome, like its shorter, stubbier but no less conspicuous counterpart, the Y chromosome, is a so-called sex chromosome, a segment of DNA entrusted with the pivotal task of sex determination. A mammalian embryo outfitted with an X and Y chromosomal set buds into a male, while a mammal bearing a pair of X chromosomes emerges from the maternal berth with birthing options of her own. Yet the X chromosome does much more than help specify an animals reproductive plumbing. As scientists who study the chromosome lately have learned, the X is a rich repository of genes vital to brain development and could hold the key to the evolution of our particularly corrugated cortex. Moreover, the X chromosome behaves unlike any of the other chromosomes of the body - unlike little big-man Y, certainly, but also unlike our 22 other pairs of chromosomes, the self-satisfied autosomes that constitute the rest of our genome, of the complete DNA kit packed into every cell that we carry. It is a supple, switchbacking, multitasking gumby doll patch of the genome; and the closer you look, the more Cirque du Soleil it appears. Although the precise details of its chemical structure and performance are only just emerging, the X chromosome has long been renowned among geneticists, who named it X not because of its shape, as is commonly presumed - the non-sex chromosomes also vaguely resemble an X at times during cell division - but because they were baffled by the way it held itself apart from the other chromosomal pairs. They called it X for unknown, said Mark T Ross of the X Chromosome Group at the Wellcome Trust Sanger Institute in Cambridge. (When its much tinier male counterpart was finally detected, researchers simply continued down the alphabet for a name.) Many of the diseases first understood to be hereditary were linked to Xs span, for the paradoxical reason that such conditions showed their face most often in those with just a single X to claim: men. Scientists eventually determined that we inherit two copies of our 23,000 or so genes, one from each parent; and that these genes, these chemical guidelines for how to build and maintain a human, are scattered among the 23 pairs of chromosomes, along with unseemly amounts of apparent chemical babble. Having two copies of every gene proves especially handy when one of those paired genes is defective, at which point the working version of the gene can step in and specify enough of the essential bodybuilding protein that the baby blooms just fine and may never know its DNA is hemi-flawed. And here is where the Ys petite stature looms large. Because it holds a mere 50ish different genes against its counterparts 1,100, the vast majority of X-based genes have no potential pinch-hitter on the Y. A boy who inherits from his mother an X chromosome that enfolds a faulty gene for a bloodclotting factor, say, or for a muscle protein or for a color receptor wont find succor in the chromosomal analogue bestowed by Dad. He will be born with hemophilia, or muscular dystrophy, or color-blindness. But, hey, he will be a boy, for male-making is the task to which the Y chromosome is almost exclusively devoted. In fact, it is to compensate for the monomania of the Y that the X chromosome has become such a mother of a multitasker. Over the 300 million years of evolution, as the Y chromosome has shrugged off more of its generic genetic responsibilities in pursuit of sexual specialization, the X has had to pick up the slack. It, too, has pawned off genes to other chromosomes. But for those genes still in its charge, the X must double their output, to prod each gene to spool out twice the protein of an ordinary gene and thus be the solo equivalent of any twinned genes located on other, nonsexy chromosomes. Ah, but women, who have two X chromosomes, two copies of those 1,100 genes: What of them? With its usual Seussian sense of playfulness, evolution has opted to zeedo the hoofenanny. In a girls cells, you dont see two pleasantly active X chromosomes behaving like two ordinary nonsex chromosomes. You see one hyperactive X chromosome, its genes busily pumping out twice the standard issue of protein, just as in a boys cells; and you see one X chromosome that has been largely though not wholly shut down, said Laura Carrel, a geneticist at Penn State College of Medicine. Through an elaborate process called X inactivation, the chromosome is blanketed with a duct tape of nucleic acid. In some cells of a womans body it may be the chromosome from Dad thats muffled, while in other cells the maternal one stays mum. Every daughter, then, is a walking mosaic of clamorous and quiet chromosomes, of fatherly sermons and maternal advice, while every son has but his mothers voice to guide him. Remember this, fellows: you are all mamas boys. Source: nytimes.com 1 May 2007 IQ Is Inherited, Suggests Twin Study by Alison Motluk Genes have a very strong influence over how certain parts of our brains develop, scientists in the US and Finland have found. And the parts most influenced are those that govern our cognitive ability. In short, you inherit your IQ. Paul Thompson at the University of California at Los Angeles and his colleagues used MRI to scan the brains of 10 pairs of identical and 10 pairs of fraternal twins. Identical twins have identical genes, whereas fraternal twins sharing on average half their genes. The twins shared environments, means researchers can separate genetic and environmental factors. The researchers found that certain regions of the brain were highly heritable. These included language areas, known as Broca's and Wernicke's areas, and the frontal region, which, among other things, plays a huge role in cognition. In identical twins, these areas showed a 95 to 100% correlation between one twin and the other - they were essentially the same. The frontal structure, says Thompson, appears to be as highly influenced by genes as the most highly influenced trait we know of - fingerprints. It's extraordinary how similar they are, he says. The finding suggests that environment - their experiences, what they learned in life, who they knew - played a negligible role in shaping it. Fraternal twins were near-identical in Wernicke's area, but less similar in other areas, with about 60 to 70% correlation. Random pairs of people would be expected to have no correlation. Intellectual function The study was all the more interesting in that it found that not only was this gray matter highly heritable, but it affected overall intelligence as well. We found that differences in frontal gray matter were significantly linked with differences in intellectual function, the authors write. The volunteers each took a battery of tests that examined 17 separate abilities, including verbal and spatial working memory, attention tasks, verbal knowledge, motor speed and visuospatial ability. These tests hone in on what's known as g, the common element measured by IQ tests. People who do well on one of these tests tend to do well on them all, says Thompson. It is not known what exactly g is. But these new findings suggest that g is not just a statistical abstraction, but rather, that it has a biological substrate in the brain, says Robert Plomin, of the Institute of Psychiatry in London. Plomin has spent eight years looking for genes behind g. I'm convinced that there are genes, he says, a lot of them, each with a small effect. Stephen Kosslyn of Harvard University in Boston questions whether g should really be called intelligence. G picks up on abilities such as being able to abstract rules or figure out how to order things according to rules. It's the kind of intelligence you need to do well in school, he says. Not what you need to do well in life. Journal reference: Nature Neuroscience (DOI: 10.1038/nn758) Source: newscientist.com 5 November 2001 Stephen Kosslyn appears to be good at abstracting rules and at figuring out how to order things according to rules. Do you suppose that means he hasn't done well in life? Or is that a faulty syllogism? Can you have a high IQ and also have those characteristics you need to do well in life? This article doesn't address that issue. If you can't have both, then can we safely assume that all wealthy people are stupid? See also: Clones of Nature (in the Science section) - for some interesting facts about (mostly identical) twins... Reunions Set off Sex Urges (in the section on Relationships) - When meeting their lost relative for the first time the respondents all experienced an overwhelming and complicated rush of emotions and an almost irresistible sense of falling in love. They all said they had a need to discover an unusual form of closeness and intimacy with their relative, who had felt the same way. Twins in Black and White (in the section on Oddities) - for information on some unusual pairs of twins... To embark on a series of IQ-type tests, including an eighth-grade exam from Kansas in 1895, history and world affairs questions drawn from The Economist , an IQ test from 1970s England, a 4-question Mensa test from today, a visual test of an area problem, and a brief tongue-in-cheek test of creative thinking, see the Intellectual and Entertaining section. Or have your girlfriend do it. Brain Games (in the animation section) - requires a fast connection and Flash. 100 Facts (in the odds and oddities section) - I'll bet you don't know most of them... Realise that your wife/girlfriend/mistress can be lovely and her brains don't matter (and may even get in the way). But the mother of your children (if you want them to grow up not being a burden on you) should at least know how to spell... Moms' Poor Vocabulary Hurts Kids' Future by Karen S Peterson Mothers should teach letters to their babies, talk out loud to them and read books to them regularly and consistently. This is much less likely to happen when the mother is trapped on the bottom rungs of the socioeconomic ladder. - Study co-author George Farkas If a child comes from an economically deprived home with a mom who has a poor vocabulary, by the age of 3 his fate just may be sealed: he will possibly never catch up in school and have lifelong struggles with learning, a new study shows. Those children in our society who grow up in poverty or near poverty are adversely affected by their mother's own vocabulary deficit during their earliest years, when they are learning to speak at home, says George Farkas, a Penn State sociologist and co-author of the study. The vocabulary gap suffered by children emerges at the earliest ages in both disadvantaged black and white homes, he says, and becomes dramatic by 36 months, Farkas says. The problem lessens once a child is in school and comes in contact with verbal teachers and others. By the time the child is 6 and enters first grade, the vocabulary gap doesn't widen any further, Farkas says. After starting school, there is an upward-looking growth curve for the disadvantaged kids that remains parallel with those from more middle-class homes. But his research shows the economically deprived children never truly recover from the damage done in the early, preschool years. Typically, such youngsters don't read as quickly or as well. The first-grade teacher usually is told to get students reading by Christmas, Farkas says. If students come from low-income backgrounds, with a limited vocabulary and often non-standard English grammar and pronunciation, they are in a big predicament. Not only must Mom be reasonably verbal, Farkas finds, but she must instruct in a sufficiently warm and attractive manner so that the lesson takes. It is, he says, necessary for mothers to teach letters to their babies, talk out loud to them and read books to them regularly and consistently. This is much less likely to happen when the mother is trapped on the bottom rungs of the socioeconomic ladder and is consumed by financial and emotional pressures or stresses. Farkas analysed a variety of findings from the National Longitudinal Survey of Youth Data, which is funded in part by the federal government. He analysed separately 3,500 white and 3,300 black children tracked periodically between ages 3 and 12, concentrating on socio-economic classes in each racial group. His findings, he says, show the need for government policies that will reach out to the youngest children in order to create school-readiness skills. Educators and child development specialists have long known about the significance of early vocabulary skills, says Ted Feinberg of the National Association of School Psychologists. We know how critically important vocabulary is to all of the additional learning skills that are required of schoolchildren throughout their school careers, he says. If they do not have a solid foundation in vocabulary, it does not surprise me that they continue to lag behind. Source: USA Today 12 April 2001 I'm not sure Farkas' study clearly separates cause and effect. If the mothers had a great vocabulary and lots of unstressed time to talk to and play with their kids, they probably wouldn't be at the bottom of the socioeconomic ladder in the first place. A good vocabulary is a problematical term anyway - a child growing up in a black ghetto may in fact have a wide vocabulary, able to employ lots of words YOU may never have heard of. Besides, if IQ is inherited from the mother, if she is below average in her skills, is it that surprising her children might be as well? See also: The Vocabulary Deficit (in the education section) - The shortfall in vocabulary is easy enough to explain. A study by well-regarded researchers concludes that the number of words children hear addressed to them increases dramatically with family income. A child of professionals is likely to hear as many as 50 million words by age 4. The child of a welfare parent may be exposed to just a quarter of that number... The Social Market (in the society section) - suppose a deprived single mother, instead of relying on the State or child support, has to fund her offspring by issuing share capital in it. To attract investors (including the father), she will have to bring it up as best she can, keep it out of crime and not burden her portfolio with further potential loss-makers. lf she fails, the child's share price will decline, and it may be taken over by another mother or a specialised institution which can manage it better... For more articles related to Men including sperm donations on the net, the effects of testosterone, condom sizes, buddies, smells, nagging, gyncologists, mid-life crises, fathers and more click the Up button below to take you to the Table of Contents page for this section. 来源: http://www.flatrock.org.nz/topics/men/thank_mom_for_brains.htm
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进化中的救赎:多倍体和异倍体存在的合理性
drqian 2008-12-16 07:17
多倍体和异倍体常常在一些有缺陷的细胞、肿瘤细胞以及特殊环境刺激的细胞中出现。这种异常的染色体为什么会出现,它们的出现是细胞死亡的前兆还是进化的号角?此中的机理,科学家们也非常感兴趣。最近Cell上的一篇文章中( Rancati et al., 2008 )就对这种机制进行了探讨。他们利用MYO1基因缺陷(导致有丝分裂后原浆移动失败,具有致死性)的出芽酵母菌进行约400代的培养(短期进化),发现幸 存的酵母菌株中出现了不少多倍和异倍染色体(当然,点突变什么的也会有,但是很少,基本可以忽略不计)。关于多倍体和异倍体形成机制,在以往的研究中都有 提到,这里暂时不谈。那么要问的是,为什么异常染色体体形成后,细胞存活下来了呢?该文章的作者发现这些多倍体细胞可以借助于高表达某些基因(染色体内容 物增加了,相应基因也能成一定关系增加,也就有更多的基因被表达了吗?)通过旁路途径实现原浆移动。虽是另类的原浆移动,但结果总算能让细胞完成了分裂, 得以继续繁衍生息下去。异倍体对细胞的进化选择同样重要,它的出现使细胞染色体内容物的原有比例发生了变化,这种变化也许就能给细胞创造一线生机。 染色体变异与进化 点突变等温和形式的突变需要长时间的累积才能发生基因型的改变,这显然无法满足细胞在短时间内(400代)实现自救的需求。而多倍体和异倍体的出现,显然 要比点突变等来得激进和迅猛,在短时间内就能帮助细胞摆脱困境。虽然这种激进的帮助本身也增加了细胞产生更多缺陷的机会,但是只要有一部分能活下来,它们 就能继续繁殖,成为自然选择的宠儿。这样一来,在严酷的生存环境中,壮士断臂或饮鸩止渴就显得非常有必要。DNA修复中的SOS机制也颇有这种味道。 那么这些多倍体和异倍体的细胞形成后,又是如何继续进化的呢?它们会继续保持原有的染色体组成吗?还是会通过某些途径来改头换面,重新变成正常倍数的染色 体呢?如果是前者,那么是不是意味着随着进化的脚步,细胞染色体的倍数将越来越多呢?那么十倍体细胞的祖先是不是一定就在进化树的根部呢?如果是后者,那 么我们显然不能用染色体的倍数来估算进化进程,那么染色体又是如何回复原状的呢?如果两者兼而有之,那情况就更加复杂了。 异常染色体的存在让人联想到黑格尔的一句名言存在即是合理,它给很多不解之谜找到了安身之处,也使我们对未知事物的恐惧感得到了释放,但是我们也应该 意识到,同样是这句话,也会抹杀人类探索大自然的好奇心。所以我们最好换个角度思考--即合理才能存在。只有在追问合理性的道路上,我们才能在探索未 知世界的过程中走得更远。
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分子遗传学阅读文献:染色体的组织结构
Bobby 2008-8-27 20:19
The organization and function of chromosomes Baird DM, Farr CJ. The organization and function of chromosomes. EMBO Rep. 2006 Apr; 7 (4): 372-6. Epub 2006 Mar 17 The organization and function of chromosomes Genomes, genes and junk, the large scale organization of chromosomes Schmidt T, Heslop-Harrison JS. Genomes, genes and junk, the large scale organization of chromosomes. Trends Plant Sci. 1998 May; 3 (5): 195-9 Genomes, genes and junk, the large scale organization of chromosomes Heterochromatin revisited Grewal SI, Jia S. Heterochromatin revisited. Nat Rev Genet. 2007 Jan; 8 (1): 35-46 The formation of heterochromatin, which requires methylation of histone H3 at lysine 9 and the subsequent recruitment of chromodomain proteins such as heterochromatin protein HP1, serves as a model for the role of histone modifications and chromatin assembly in epigenetic control of the genome. Recent studies in Schizosaccharomyces pombe indicate that heterochromatin serves as a dynamic platform to recruit and spread a myriad of regulatory proteins across extended domains to control various chromosomal processes, including transcription, chromosome segregation and long-range chromatin interactions. Heterochromatin revisited Plant chromosomes from end to end: telomeres, heterochromatin and centromeres Lamb JC , Yu W , Han F , Birchler JA . Plant chromosomes from end to end: telomeres, heterochromatin and centromeres. Curr Opin Plant Biol. 2007 Apr; 10 (2): 116-22. Epub 2007 Feb 8. Recent evidence indicates that heterochromatin in plants is composed of heterogeneous sequences, which are usually composed of transposable elements or tandem repeat arrays. These arrays are associated with chromatin modifications that produce a closed configuration that limits transcription. Centromere sequences in plants are usually composed of tandem repeat arrays that are homogenized across the genome. Analysis of such arrays in closely related taxa suggests a rapid turnover of the repeat unit that is typical of a particular species. In addition, two lines of evidence for an epigenetic component of centromere specification have been reported, namely an example of a neocentromere formed over sequences without the typical repeat array and examples of centromere inactivation. Although the telomere repeat unit is quite prevalent in the plant kingdom, unusual repeats have been found in some families. Recently, it was demonstrated that the introduction of telomere sequences into plants cells causes truncation of the chromosomes, and that this technique can be used to produce artificial chromosome platforms. Plant chromosomes from end to end Planning for remodeling: nuclear architecture, chromotin and chromosomes Heslop-Harrison JS. Planning for remodelling: nuclear architecture, chromatin and chromosomes. Trends Plant Sci. 2003 May; 8 (5): 195-7 DNA sequences occupy three-dimensional positions and their architecture is related to gene expression, gene-protein interactions and epigenetic processes. The recent analysis of chromosome 4 in Arabidopsis interphase nuclei reveals that gene-rich, undermethylated DNA is composed of active loops of 200 to 2000 kb associated with acetylated histones, providing a well-defined model system to study chromatin in its nuclear context. Planning for remodeling-nuclear architecture, chromotin and chromosomes Advances in plant chromosome identification and cytogenetic techniques Kato A, Vega JM, Han F, Lamb JC, Birchler JA. Advances in plant chromosome identification and cytogenetic techniques. Curr Opin Plant Biol. 2005 Apr; 8 (2):148-54. Recent developments that improve our ability to distinguish slightly diverged genomes from each other, as well as to distinguish each of the nonhomologous chromosomes within a genome, add a new dimension to the study of plant genomics. Differences in repetitive sequences among different species have been used to develop multicolor fluorescent in situ hybridization techniques that can define the components of allopolyploids in detail and reveal introgression between species. Bacterial artificial chromosome probes and repetitive sequence arrays have been used to distinguish each of the nonhomologous somatic chromosomes within a species. Such karyotype analysis opens new avenues for the study of chromosomal variation and behavior, as well as for the localization of individual genes and transgenes to genomic position. Advances in plant chromosome identification and cytogenetic techniques Reinterpreting pericentrimeric Heterochromatin Topp CN, Dawe RK. Reinterpreting pericentromeric heterochromatin. Curr Opin Plant Biol. 2006 Dec; 9 (6): 647-53. Epub 2006 Oct 2 In fission yeast, pericentromeric heterochromatin is directly responsible for the sister chromatid cohesion that assures accurate chromosome segregation. In plants, however, heterochromatin and chromosome segregation appear to be largely unrelated: chromosome transmission is impaired by mutations in cohesion but not by mutations that affect heterochromatin formation. We argue that the formation of pericentromeric heterochromatin is primarily a response to constraints on chromosome mechanics that disfavor the transmission of recombination events in pericentromeric regions. This effect allows pericentromeres to expand to enormous sizes by the accumulation of transposons and through large-scale insertions and inversions. Although sister chromatid cohesion is spatially limited to pericentromeric regions at mitosis and meiosis II, the cohesive domains appear to be defined independently of heterochromatin. The available data from plants suggest that sister chromatid cohesion is marked by histone phosphorylation and mediated by Aurora kinases. Reinterpreting pericentrimeric Heterochromatin
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