分子生物学基本概念在线视频

同学们 大家好

我是来自中南大学湘雅三医院

医学实验中心邢晓为

我今天给大家讲述的是

分子生物学在临床研究中的应用

首先我们来看一下分子生物学的基本概念

分子生物学它的一个基本定义

就是在分子水平上研究生命现象的科学

它是在分子水平上

研究生命现象的这么一个科学

通过研究生物大分子

的结构 功能以及生物合成等

阐明各种生命现象本质的科学

关注的是生物大分子

关注的是生物大分子核酸 蛋白

它的主要研究内容有三个

第一个

它的主要的研究内容核酸

第二蛋白

第三信号转导

在分子生物学中有一个重要的规则

就是中心法则

也就是从DNA如何到蛋白

DNA经过转录变成RNA

然后再翻译成蛋白质

这么一个过程

我们称为中心法则

DNA在核里经过转录

形成这个最初的RNA

RNA到胞浆里以后

然后剪切成为成熟的mRNA

然后在这个糙面型内质网上合成蛋白质

基因是位于染色体上的遗传功能单位

是编码蛋白质或者RNA

它是一段双链的DNA片段

一个基因在核里进行转录

转录出来以后

它是包含了内含子和外显子的

什么是内含子 什么是外显子

通常能够出现在成熟mRNA中的这些序列

我们把它称为外显子

而中间被剪掉的这些序列

不出现在成熟mRNA中的基因序列

我们把它称为内含子

在真核生物里头转录起始位点就是ATG

而它的终止密码子是TAA TGA或者TAG

在它的3'端会出现加尾信号

我们通常将ATG到stop

TAG TAA或者TGA

将这一段序列我们称为开放阅读框

也就是说是一个基因的有效编码序列

我们知道基因以后如何去查找一个基因

我们将打开这个NCBI这个网站

然后在它的左上角输入核酸

然后将我们所要找的基因输入到这个搜索框里头

然后进行搜索

搜索出来以后就是这样一个页面

在这里面我们要注意两个问题

第一要注意一下我们所找的这个物种

比如说我要找人的基因

我就找人的序列

如果找小鼠的基因就找小鼠的序列

这第一个

第二个我们看一下它是不是

具有完整的CDS这个区域

有完整的cds说明这个基因是一个完整的基因

而不是说是一个EST

常见的物种

有人 猪 大鼠 小鼠 果蝇 线虫等等

在这里面它是以拉丁文命名的 和英文是有一些差异的

我们通常比如说要做人类的实验

我找这个序列要是人的序列

如果是其它物种的序列

由于它跟人的序列有碱基的差异

因此我们在进行扩增的时候

有可能到导致我们的实验失败

我们找到这个序列以后

打开这样的一个页面

我们可以会看到左上角会出现一个GenBank登录号

这个GenBank登录号我们下次再找这个基因的时候

就选择氨基酸序列以后

将这个GenBank登录号直接输入到这个搜索框里

就可以找到这个基因

在这个页面中我们可以看到

这一部分就是一个参考文献区域

通过阅读这个参考文献

我们可以知道这个基因目前已经做过哪些工作

在这个页面中我们核心关注的是这个基因的特征

在这里面我们第一个看到的就是CDS

CDS它就是

从ATG到它的stop这个序列

TAA TGA或者TAG

这个基因它是从94到1233

也就说是94到1233

就是它的一个开放阅读框

也就是它从它的ATG到它的TAA区域

另外我们可以看到这个基因

它位于哪个染色体上

对这个基因我们可以看到它是位于20号染色体

一区一带

另外我还注意一下这个note这个位置

也就是说是这个基因现在叫这个名字

它以前叫什么名字我们也可以知道

因为知道了它以前叫什么名字

我们可以查文献的时候

就不会漏掉很多有用的这个信息

从这个页面中我们可以看到

从1到1252

这就是作者提交GenBank的一个序列

我们刚才说的这个cds从94位

94位它就是ATG开始

到1233 1233就是TAA这个区域

这就是它一个从ATG到TAA

一个完整的开放阅读框

我们在设计RT-PCR引物

就是正好设计在这个开放阅读框里面

上面这个序列是推测的氨基酸序列

有了这个氨基酸序列

我们可以对蛋白的这个结构和功能进行初步的预测

我们打开这个prosite这个软件

然后将我们的氨基酸序列进行输入

输入了以后进行搜索

我们可以发现上述的这个氨基酸序列搜索了以后

有这样一个结构域

我们对于任何氨酸序列

我们都可以进行搜索

查找它的一个结构域

打开跨膜软件这个预测软件

我们将我们的氨基酸序列进行输入

输入了以后然后进行搜索

搜索我们发现刚才的这个氨基酸序列

我们经过搜索了以后

它编码的蛋白有这样一个跨膜域

我们了解这些信息对我们以后的

后续的工作具有重要的一些作用

然后我们前面给大家介绍了基因的结构

如何在GenBank里头去找这个基因

然后找到基因以后可以做什么用

在法医上我们可以用于基因分型

亲子鉴定等等

然后在临床上我们可以做基因诊断

可以做基因诊断

什么基因诊断

基于诊断已成为第一诊断或者分子诊断

它是通过分子生物学和分子遗传学的技术

对基因或基因组直接进行分析

从而诊断疾病的手段

它包括PCR-SSCP 基因测序等等技术

给大家举两个例子

这个例子是一个α地中海贫血的一个例子

这是一个α珠蛋白

它的AB区域在正常人中和患者中都没有缺失

如果从A到C出现了α珠蛋白的这个大片段缺失

说明就是一个α地中海贫血的患者

这是我们诊断的一个家系

这个是先证者

然后这是它的父亲

它的父亲和先证者

都扩增出了195bp的这么一个片段

说明父亲和这个患儿都有这样一个大片段的缺失

然后它的母亲是个正常的

母亲又怀了一个宝宝

我们提取了它的这个羊水和脐带血

经过诊断

所怀的宝宝也出现了195bp的这样的一个条带

说明从A到C具有大片段的缺失

也就说是这个胎儿它是一个患者

这是一例性反转的一个病例

这个病例中

患者社会性别是女性

但是核型分析是46XY

经过对性别决定基因SRY基因的一个扩增

发现父亲在这个位置它是个T

而在这个患者中突变成了A

突变检测还有其它一些方法

比如说外显子测序

SSCP 限制性片段长度多态以及色谱等等

在这里面如果说大家检测的是已知突变

通过PCR以后直接进行酶切就可以了

如果你检测的是未知突变

可以用SSCP进行筛查

或者说直接外显子测序

如果说进行高通量的一个检测

我们经常可以用芯片法

或者说是用变性的高效液相色谱等等

可以进行有效的检测

在这一讲里我给大家讲了

分子生物学以及基因的查找 基因的分析

以及如何用于以基因诊断

这一讲我就讲到这里

谢谢大家