表达基因克隆技术与图谱构建策略研究

人类基因组计划的主要任务之一就是要从大片段基因组区域或整条染色体DNA 上鉴定出基因表达序列(gene expressed sequences)或转录单位(transcription units)。在人类基因组30亿个碱基对中，发生转录的表达序列(即基因)仅占总序列的3～5％。

基因组中 绝大部分是基因间隔序列(intergenic seguences)或 内含子(intron)和各种各样的重复序列。测定基因表达序列可直接鉴别人类目前认定的6～1 0万(或仅3～5万)个基因在染色体上的位置和排列顺序，这就是人类基因组计划所要构建的 第四张图谱——基因表达图谱，又称基因转录图谱(gene）

表达基因的克隆策略

基因克隆(gene cloning)是指从基因组或DNA大片段中分离并获得某一特定的基因或DNA序列，再通过DNA序列扩增形成由众多拷贝组成的一个DNA片段群体的过程。目前，广泛应用于致病基因分离与克隆的策略可归纳为位置克隆(positional cloning)、候选位置克隆(candi date positional cloning)、表型克隆(phenotypic cloning)等。

一、定位克隆

定位克隆的总体思路是疾病——染色体定位——基因序列——mRNA／cDNA——蛋 白质 (致病基因产物)。定位克隆是通过分析患病家系的连锁关系确定致病基因的遗传方式，从染 色体畸变引发的疾病入手，将染色体畸变的位置作为疾病基因克隆的一个位点进行分析的一种克隆策略

二、定位候选克隆

定位候选克隆是定位克隆的一种改进方法，是目前被认为最有发展前途的基因定位策略。人类基因组草图问世之后，所有人类致病基因将很快被定位在染色体的某个区域，这样，可从某局部的序列片段中筛选出致病基因进行结构与功能分析，这就是定位候选克隆。

1、染色体区域定位

定位候选克隆的基因区域定位多采用PCR法、FISH技术、染色体显微切割和辐射图谱等方法筛选致病基因(包括肿瘤易感基因)的基因组杂合性丢失(loss of heterozygosity,LOH)的高 频率区，从而对致病基因进行定位候选克隆。

2、致病基因的候选cDNA筛选

在致病基因被介定于狭窄的DNA重叠克隆区域的基础上，对该区域中的基因位点进行测序，将变异位点的核苷酸序列与正常序列进行比较，可确定致病基因的位置。随着区 域性 基因图谱的构建和标记位点的增多，从相互重叠的克隆群中筛选候选cDNA即筛选致病基因的 表达序列和基因定位的步伐会大大加快。

3、全长cDNA及基因结构与功能分析和鉴定

获得了大量的候选cDNA后，通过筛选cDNA文库或采用cDNA末端快速扩增(RACE)等方法克隆全长基因。确定其中致病基因的重要环节是对定位候选克隆进行功能分析，这需要对患病家系中的可能致病基因进行检测。

三、表型克隆

表型克隆策略不依赖于基因的染色体位置或基因的产物信息，只从疾病的特征出发，比较疾病DNA与正常DNA水平的差异并直接对变异的DNA进行分离。该策略是疾病基因克隆中的一种新策略。这种策略的典型技术方法是代表性差异分析(representative difference analysis, RDA)。