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2006年5月18日,美英科學家在英國《自然》雜誌網路版上發表人類最後一個染色體——1號染色體的基因測序,解讀人體基因密碼的“生命之書”宣告完成。
科學家認為,成功破譯1號染色體將為研究治療癌症、帕金森氏症和老年痴呆症等350餘種疾病提供指引。
破譯難度最大
在人體全部22對常染色體中,1號染色體包含基因數量最多,塊頭最大。其基因數目多達3141個,是平均水平的兩倍,共有超過2.23億個鹼基對,破譯難度也最大。一個由150名英美科學家組成的團隊歷時10年,才完成了1號染色體的測序工作,歷時16年的人類基因組計畫書寫完了“生命之書”的最後一個章節。
先前,科學家不止一次宣布該計畫完工,但均是草圖。這次完成的“生命之書”覆蓋了基因組的99.99%。
發現大量基因
據估計,人類染色體大約由2萬到2.5萬個基因組成。科學家在破譯1號染色體的過程中,至少發現了1000種新基因。
領導測序項目的格雷戈里博士說:“我們正邁入下一階段,那就是弄清楚基因的作用及如何相互影響。”
醫學前景廣闊
人類基因研究將促進生物學的不同領域如神經生物學、細胞生物學、發育生物學等的發展。人們從中更可以發掘出診斷和治療5000多種遺傳疾病以及惡性腫瘤、心血管疾病和其他嚴重疾患的方法,阻止甚至扭轉一些疾病的遺傳。其中,超過350種疾病被認為與1號染色體上的基因出現問題有關,包括癌症、帕金森氏症、老年痴呆症和智障等。
概論
辨識染色體上的基因是遺傳學研究的一部分。在2000年時,辨識出來的基因是897個;根據2007年NCBI的資料,1號染色體中一共包含2782個基因。人類基因組計畫花了20年才將這些序列排序完成。
另外單一核苷酸多型性(single nucleotide polymorphism;SNP;核苷酸的變異量)在1號染色體中大約是74,000。
基因
以下列舉1號染色體中的一些基因與它們的作用或產物:
* ACADM:醯基輔脢A去氫酶(Aacyl-Coenzyme A dehydrogenase)的C-4到C-12直鏈。
* ASPM:決定腦部大小。
* COL11A1:XI型α1膠原(collagen, type XI, alpha 1)。
* CPT2:肉毒鹼棕櫚醯基轉移酶II(carnitine palmitoyltransferase II)。
* DBT:二氫硫辛胺支鏈轉醯基酶E2(dihydrolipoamide branched chain transacylase E2)。
* DIRAS3:DIRAS family, GTP-binding RAS-like 3
* ESPN:espin (autosomal recessive deafness 36)
* F5:coagulation factor V (proaccelerin, labile factor)
* FMO3:flavin containing monooxygenase 3
* GALE:UDP-galactose-4-epimerase
* GBA:glucosidase, beta; acid (includes glucosylceramidase) (gene for Gaucher disease)
* GJB3:gap junction protein, beta 3, 31kDa (connexin 31)
* GLC1A:gene for glaucoma
* HFE2:hemochromatosis type 2 (juvenile)
* HMGCL:3-hydroxymethyl-3-methylglutaryl-Coenzyme A lyase (hydroxymethylglutaricaciduria)
* HPC1:前列腺癌基因。
* IRF6:結締組織成形基因。gene for connective tissue formation
* KCNQ4:potassium voltage-gated channel, KQT-like subfamily, member 4
* KIF1B:kinesin family member 1B
* LMNA:lamin A/C
* MFN2:mitofusin 2
* MPZ: myelin protein zero (Charcot-Marie-Tooth neuropathy 1B)
* MTHFR: 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase (NADPH)
* MTR: 5-methyltetrahydrofolate-homocysteine methyltransferase
* MUTYH:mutY homolog (E. coli)
* PARK7:Parkinson disease (autosomal recessive, early onset) 7
* PINK1:PTEN induced putative kinase 1
* PLOD1:procollagen-lysine 1, 2-oxoglutarate 5-dioxygenase 1
* PPOX:protoporphyrinogen oxidase
* PSEN2:presenilin 2 (Alzheimer disease 4)
* SDHB:succinate dehydrogenase complex subunit B
* TSHB:thyroid stimulating hormone, beta
* UROD:uroporphyrinogen decarboxylase (the gene for porphyria cutanea tarda)
* USH2A:Usher syndrome 2A (autosomal recessive, mild)
相關疾病
以下是一些與1號染色體上的基因有關的疾病:
* 阿茲海默症
* 阿茲海默症第4型
* 乳腺癌
* 肉毒鹼棕櫚醯基轉移酶II缺乏症(Carnitine palmitoyltransferase II deficiency)
* 恰克-馬利-杜斯氏症(Charcot-Marie-Tooth disease)
* 恰克-馬利-杜斯氏症第1型(Charcot-Marie-Tooth disease, type 1)
* 恰克-馬利-杜斯氏症第2型(Charcot-Marie-Tooth disease, type 2)
* collagenopathy, types II and XI
* 先天性甲狀腺低能症(congenital hypothyroidism)
* 先天性耳聾,體染色體隱性耳聾36(autosomal recessive deafness 36)
* 埃勒斯-丹洛斯綜合徵(Ehlers-Danlos syndrome)
* 埃勒斯-丹洛斯綜合徵後突側彎型(Ehlers-Danlos syndrome, kyphoscoliosis type)
* Factor V Leiden thrombophilia
* Familial adenomatous polyposis
* 半乳糖血症(galactosemia)
* 高雪氏症(Gaucher disease)
* 高雪氏症第1型
* 高雪氏症第2型
* 高雪氏症第3型
* 類高雪氏症(Gaucher-like disease)
* 青光眼
* 血色素沉著症(Hemochromatosis)
* 血色素沉著症第2型(Hemochromatosis, type 2)
* 肝紅細胞生成性卟啉病(Hepatoerythropoietic porphyria)
* 高胱胺酸尿症(Homocystinuria)
* Hutchinson Gilford Progeria Syndrome
* 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA lyase deficiency
* maple syrup urine disease
* medium-chain acyl-coenzyme A dehydrogenase deficiency
* 小腦症(Microcephaly)
* Muckle-Wells Syndrome
* Nonsyndromic deafness
* Nonsyndromic deafness, autosomal dominant
* Nonsyndromic deafness, autosomal recessive
* 帕金森氏症
* 嗜鉻細胞瘤(Pheochromocytoma)
* 紫質症(porphyria)
* 遲發性皮膚卟啉症(porphyria cutanea tarda)
* 膕翼狀胬肉綜合徵(popliteal pterygium syndrome)
* 前列腺癌
* 史蒂克勒氏綜合徵(Stickler syndrome)
* Stickler syndrome, COL11A1
* trimethylaminuria
* 遺傳性耳聾-色素性視網膜炎綜合徵(Usher syndrome)
* Usher syndrome type II
* Van der Woude syndrome
* 不定性卟啉病(Variegate porphyria)
結尾
格雷戈里說:“人類最後一個染色體測序完成,為基因組計畫畫上了句號,標誌著建立在人類基因測序基礎上的生物學和醫學研究掀起高潮。”科學家預言,之後的10至20年內,基因醫學將進入黃金時代。