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基因组学

JoVE 核
生物学
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JoVE 核 生物学
Genomics

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对单个基因的研究 为生物学几乎所有方面 从疾病和 遗传到农业与进化 都带来了 非凡的见识 然而 关于基因和进化的原理还有很多问题 只能在将生物体的所有DNA 即基因组 整合起来的研究中寻找答案 完整基因组的研究 叫做基因组学 它包含对整个基因组的测序 检查其组织、功能、调节 和进化 基因组学是遗传学、 分子生物学和计算机科学三者的交集 在1953年确定了DNA的结构之后 科学家便开发各种技术 对单个基因进行测序 DNA测序的一大突破 出现于1977年 弗雷德里克·桑格 开发了一种方法可对整个基因组进行测序 于是有了利用鸟枪测序法 对发面酵母和果蝇进行的测序 人类基因项目始于1990年 历时13年 消耗价值27亿美元的国际合作 于2003年成功对第一个人类基因组进行了测序 该成功引发了测序技术的 革新 如今测一个人的基因组只需一天 费用不超过一千美元 测序生成的大量数据 又使得生物信息学领域风生水起 它结合了数学与计算机科学技术 对海量基因组数据 进行组织、分析与对比 基因组学现已成为个性化医疗 例如癌症治疗 的核心部分 并且继续发挥关键作用影响着 各领域比如人类学、进化论、法医学 以及农业等许许多多领域

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基因组学

基因组学是基因组学:它是对生物体所有遗传物质的研究。在人类中,基因组由细胞核23对染色体以及线粒体DNA中携带的信息组成。在基因组学中,编码和非编码DNA都进行了测序和分析。基因组学可以更好地了解所有生物、进化和多样性。它有很多用途:例如,建造植物遗传学树,提高作物的生产力和可持续性,协助刑事调查,确定与疾病相关的基因,或针对癌症患者的最佳治疗。

在过去30年中,DNA测序领域的重大技术发展,特别是由于国际人类基因组计划的努力。技术现在存在对600亿个DNA碱基进行测序,是人类基因组的20倍。凭借丰富的信息和大数据,计算机科学家和生物信息学家与生物学家携手收集、存储和分析DNA测序输出,同时允许安全地访问数据。

基因组学的成功为其他大规模方法全面研究生物系统开辟了方向。基因组研究现在可以由其他”经济学”完成,以便收集所有层面的活体数据:物种、种群、个体、细胞、蛋白质、RNA、DNA。转录经济学是研究基因的整体表达如何在不同的实验或病理条件下变化。蛋白质组学是研究构成有机体或系统的所有蛋白质。代谢组学是研究给定生物系统中所含的所有代谢物(糖、脂肪、其他分子)及其相互作用。”经济学”与生物信息学不分离,允许全球查看环境中的复杂生活集,因此为个性化医学铺平了道路。

Suggested Reading

The rise of genomics. Comptes Rendus Biologies. Volume 339, Issues 7–8, July–August 2016, Pages 231-239. [Source]

Multi-omics approaches to disease. Genome Biol. 2017; 18: 83. [Source]