中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)

中国科学院北京基因组研究所成立于2003年11月,于2013年迁至北京中国科学院奥运村园区,主要开展基因组学前沿科学研究和技术研发。2019年11月,中央编办批复北京基因组研究所加挂“国家生物信息中心”牌子,承担我国生物信息大数据统—汇交、集中存储、安全管理与开放共享以及前沿交叉研究和转化应用等工作。

面向国家重大需求打造国际一流研究所——庆祝中国科学院北京基因组研究所成立15周年

DNA是细胞核中携带生物生长指令的遗传物质。1953年,沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型,推动了遗传密码的复制、转录、转译等一系列生命功能的研究,也由此揭开了分子生物学的序幕。DNA上的核苷酸序列最终决定了生命的遗传信息,而解析DNA序列则是研究生物生长发育、环境适应和疾病发生机理的核心基础。自20世纪80年代第一台DNA测序仪诞生以来,基因组科学迎来了发展的新时期。伴随着基因组学技术的快速发展和生物信息数据的爆炸性增长,基因组科学沿着基因组、表观组和RNA组等研究轨迹迅速发展起来,一系列里程碑式的研究成果引领了生命科学领域的发展。

中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)猴痘病毒基因组信息库MPoxVR取得进展

近日,中国科学院北京基因组研究所宋述慧研究员和鲍一明研究员受邀在国际学术期刊The Innovation在线发表题为"MPoxVR – A comprehensive genomic resource for monkeypox virus variants surveillance"的评论文章,系统比较并介绍了猴痘病毒信息库MPoxVR的数据资源及特色功能.

中国科学院北京基因组研究所等发现罕见遗传性血液病HLH的新致病基因

中国科学院北京基因组研究所王前飞、刘欣团队与首都医科大学附属北京儿童医院张蕊团队合作,开展HLH新致病遗传变异研究,结合家系模型、基因组突变、患者临床表征及分子生物学功能验证,突破性地发现了有助于临床实际应用的HLH新致病基因。

基因组学:生命科学的系统化研究和生物世纪的科学革命

DNA(脱氧核糖核酸)是基因的“文字”,基因是生命的“语言”,生命的“剧本”用基因来编写。基因组学则是生命剧本的“导演”。DNA序列因此就成了舞台剧本。基因组学是一门大规模地、系统地研究物种全部基因和它们生物学意义和运动的学问。如今,我们正站在一个革命性的转折点上,也就是基因组学正处于生命科学的领导前沿。我们不该为此恐慌、怀疑甚或因而改变方向。获得一个物种的基本的基因组信息,比如基因的图谱及其在细胞中的产物,是我们了解该物种生物学意义的第一步。我们应该根据基础研究、经济效益和社会的需要来考虑测序日程上物种的先后次序。

“华大”与中国基因组科学

由A、T、C、G四个单核苷酸排列组成的繁复无比的基因组，构成了生命大干世界生老病死最神秘的永恒定律。全面解读生命遗传密码，是探索和解析生命奥秘的唯一途径。基因组所蕴涵的复杂系统性和多样性是最具挑战性的大科学和大学科，也是原创性和永恒性的科学魅力所在。

鼠疫耶尔森菌基因组进化与生态位适应研究

目的 探索鼠疫耶尔森菌基因组进化的基本规律及其与该菌在自然界适应性演化之间的内在联系。方法 对 36株鼠疫耶尔森菌和 7株假结核耶尔森菌进行芯片比较基因组分析 ,鉴定差异区段 (DFR) ,并对 2 6 0株鼠疫耶尔森菌进行PCR验证 ,分析各DFR在这些鼠疫耶尔森菌中的分布 ,同时进行基因组岛分析。结果 在鼠疫耶尔森菌基因组中鉴定出 2 2个DFR ,基于DFR图谱 ,将鼠疫耶尔森菌中国分离株分成 14个基因组型。鼠疫耶尔森菌共有 2 1个基因组岛 ,其中 18个已存在于假结核杆菌中 ,余下 3个为鼠疫耶尔森菌独有。结论 探明了各基因组岛在鼠疫耶尔森菌和假结核耶尔森菌间的差异分布 ,探究了鼠疫耶尔森菌的起源进化 ;建立了鼠疫耶尔森菌基因组分型系统 ;建立了各基因组型别间的系统发育关系 ,初步揭示了鼠疫耶尔森菌基因组的进化规律及其与鼠疫耶尔森菌生态位适应和鼠疫疫源地扩展之间的关系 。

复杂基因组测序技术研究进展

复杂基因组指的是无法使用常规测序和组装手段直接解析的一类基因组,通常指包含高比例重复序列、高杂合度、极端GC含量、存在难消除异源DNA污染的基因组。为了解决复杂基因组的测序和组装问题,需要分别从基因组测序实验方法、测序技术平台、组装算法与策略3个方面进行深入研究。本文详细介绍了复杂基因组测序组装相关的现有技术与方法,并结合复杂基因组经典实例介绍了复杂基因组测序的技术解决途径和发展历程,可为制订合适的复杂基因组测序策略提供参考。

基于高通量测序的全基因组关联研究策略

全基因组关联研究(Genome-wide association study,GWAS)是人类复杂疾病研究的重要组成部分之一,在群体水平检测全基因组范围的遗传变异与可观测性状间的遗传关联。传统的GWAS是以芯片(Array)技术获得高密度的遗传变异,尽管硕果累累,但也存在不少问题。如:所谓的"缺失的遗传力",即利用关联分析检测达到全基因组水平显著的遗传变异位点只能解释小部分遗传力;在某些性状上不同研究的结果一致性较弱;显著关联的遗传变异位点的功能较难解释等。高通量测序技术,也称第二代测序(Next-generation sequencing,NGS)技术,可以快速、准确地产出高通量的变异位点数据,为解决以上问题提供了可行的方案。基于NGS技术的GWAS方法(NGS-GWAS)可在一定程度上弥补传统GWAS的不足。文章对NGS-GWAS策略和方法进行了系统性调研,提出了目前较为可行的NGS-GWAS的实施策略和方法,并对NGS-GWAS如何应用于个体化医疗(Personalized medicine,PM)进行了展望。

公共核酸数据库乙肝病毒全基因组序列概况和中国HBV参照序列的建立

截至2007年1月,世界三大核酸数据库(GenBank,EMBL,DDBJ)库中已经登录来自46个国家和地区的HBV全基因组的8种基因型近900条序列.文中对公共核酸数据库中现有的HBV全部基因组序列进行了统计分析并从基因型的地理分布及其临床特征等方面进行了评述,为进一步研究病毒与宿主的关系,以及HBV的人群分布和进化历史提供帮助.同时,通过系统进化分析对所有登录的229条中国地区HBV全基因组序列及其课题组新近完成的59条全基因组序列进行了基因分型,并根据这些序列建立了中国地区B基因型和C基因型的参照序列,为中国地区HBV的突变研究提供了DNA序列参照体系.此外,对于目前不同数据库信息内容和登录情况进行了分析,提出全面结合宿主临床信息和HBV基因组信息研究的建议.

基于全基因组序列的水稻基因组系统研究

“水稻基因组计划”是继人类基因组计划之后的,第一个大型农作物基因组计划。中国在激烈的国际竞争中,领先、独立完成了中国水稻基因组的序列框架图和精细图的绘制,成功研制了世界上第一套全基因组水稻基因芯片。开展了基因组学的系统研究:从籼、粳稻基因组的比较到序列多态性研究;从基因表达到蛋白质图谱,全方位的对水稻从胚芽到成熟的生长发育过程,进行了基本信息的采集和研究。揭示了水稻在家养化进化过程中基因变异和演化的基本规律,及人工选育过程中产生的性状与野生稻性状的关系和分子机理,为全面探讨水稻的一般遗传规律及高产、优质、抗逆的性状的选择奠定了坚实的基础,也为生态和生物多样性保护及选种育种提供了理论依据。 “中国杂交水稻基因组计划”的阶段性成果,不仅在大科学工程研究上创造了低投入高产出的世界性范例,也开创了对一个重要农业物种进行原创性的,结构与功能,基础与应用相结合的系统研究先例。是中国在生命科学的系统研究领域中标志性的一大步。其成果无疑会对未来世界和中国的农业科学发展产生巨大而深远的影响。中国在高通量生物技术和高性能海量生物信息处理分析方面已经跻身于世界强国之列。

中国地鼠基因组微卫星富集文库的构建与分析

目的筛选中国地鼠微卫星位点,为中国地鼠种质资源的分类、进化等遗传研究奠定基础。方法中国地鼠基因组DNA经超声打碎,用2%琼脂糖凝胶电泳回收500～1000 bp的DNA片段,与SNX连接头连接,连接产物与生物素标记的14种微卫星探针变性及退火,再通过链亲和素偶联磁珠亲和捕捉,经吸附、洗涤及洗脱,然后以洗脱产物为模板,通过PCR扩增,与pGEM-T载体连接,转化大肠杆菌DH10B,构建中国地鼠微卫星DNA富集文库。结果测序结果发现,微卫星DNA序列的阳性克隆占70.3%。结论中国地鼠微卫星文库的建立和微卫星的筛选将为下一步进行中国地鼠遗传连锁图谱的构建、分子进化和系统发育研究提供大量的微卫星标记。

ENCODE计划和功能基因组研究

人类基因组计划完成以来,科学家们一直在努力阐释基因组信息所代表的生物学意义。自2003年开始,美国国家人类基因组研究所(National Human Genome Research Institute,NHGRI)投资近3亿美元启动"DNA元件百科全书(Encyclopedia of DNA Elements,ENCODE)"计划,集结了来自美国、中国、英国、日本、西班牙和新加坡等国家的32个实验室的440余名科学家,共同鉴定并分析人类基因组中所有的功能调控元件。高通量测序技术等实验手段的发展和生物信息学技术的不断完善使得ENCODE计划取得了丰硕的成果:确定了甲基化和组蛋白修饰等表观修饰区域及其对染色质结构的作用,进而确定染色质结构的改变影响基因表达;确定了转录因子及其结合位点的信息,并构建了转录因子调控网络;进一步修订更新了假基因和非编码RNA数据库;并确定了调控序列的单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)并与疾病相关联。这些发现一方面有助于系统解析基因和基因组信息、调控元件的调控作用以及非编码区转录调控等分子机制;同时也将为转化医学等生命科学研究领域提供丰富的数据来源。文章综述了高通量测序技术等实验手段的发展和生物信息学技术的不断完善对ENCODE计划的贡献、表观遗传学研究与ENCODE计划的关联性、ENCODE计划的主要科学成果等,同时展望了ENCODE计划对基础医学、临床医学和转化医学等生命科学研究领域的巨大推动作用。

鼠疫耶尔森菌活疫苗株的比较基因组学研究

目的 揭示不同来源的鼠疫活疫苗株在基因组组成上的差异。方法 以芯片比较基因组杂交为主要研究手段 ,结合PCR验证 ,对 19株鼠疫活疫苗株进行比较基因组分析。结果 鼠疫活疫苗株基因组中缺失了大量基因 ,但也有某些大片段基因的拷贝增多。结论 不同来源的疫苗株在基因组组成上存在差异 ,构成了不同疫苗株的表型与使用效果具有差异性的遗传基础。

中国人群参考基因组及基因组变异图谱资源库

随着人类基因组计划和国际千人基因组计划的实施,已公开数百个中国人个体的全基因组数据。建立高精度的中国人群参考基因组序列,发现并解析中国人群特有的序列变异,是我国未来精准医学研究的基础。为满足未来精准医学研究中国人基因组数据持续增长的科学管理和深入研究的需求,中国科学院北京基因组研究所发展并建立了基于中国人群全基因组测序数据的虚拟中国人基因组数据库(Virtual Chinese Genome Database,VCGDB)和中国人群基因组变异数据库(Genome Variation Map, GVM),面向国内外用户提供数据检索、共享、下载和在线分析服务。本文重点介绍了这两个数据库的特点和功能,以及未来发展与应用前景,以期为中国人群参考基因组及基因组变异图谱资源库的推广使用、发展完善提供有益信息。

真核生物基因组转录诱导融合基因的研究进展

真核生物的基因组由基因和基因间区组成.基因转录时,从转录起始点开始到该基因的转录终止点结束,形成独立的转录单元.然而有少量的文献表明,转录有时会通读基因间区,产生包含上游基因、基因间区和下游基因的融合基因转录本.融合转录本经基因间剪接而成为有功能的成熟转录本.对真核生物转录诱导融合基因的基因间剪接方式、产生机制和意义进行了综述.

中国先天性副肌强直一家系致病基因初步研究

目的对收集的中国先天性副肌强直(PC)一家系致病基因进行初步筛查。方法采用测序的方法对中国PC家系的患者和正常人的SCN4A基因24个外显子测序,分析比较中国PC家系的患者和正常人与正常人群的差异。结果未发现该中国PC家系在SCN4A基因24个外显子存在致病突变。结论该中国PC家系的发病与SCN4A基因无关。