遗传学研究精选(九篇)

第1篇：遗传学研究范文

关键词：医学遗传学；LBL；PBL

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）26-0112-02

医学遗传学是一门应用遗传学理论和方法研究遗传因素在人类疾病的发生、发展、诊断、治疗以及预防等过程中的作用机制和规律的学科[1]。随着人类基因组学及后基因组学的飞速发展，医学遗传学逐渐发展成为现代医学理论与实践的重要基石，其新理论和新方法不断改变着人们对医学问题认识和解决的方式[2]。这门学科具有跨度宽、难度大、综合性强、抽象等特点，如何在有限的课堂中既让学生系统地接受遗传学的基本原理，又能通过激发学生学习的主动性，培养学生分析和解决问题的能力，是提高教学质量的关键问题[3]。将以问题为基础的PBL（Problem Based Learning）教学模式[4]和着重传统讲授的LBL（Lecture Based Learning）教学模式[5]有机结合，是解决上述问题的可行方案之一。

PBL教学法由美国神经病学教授Barrows于1969年正式提出，它的核心内涵是教学实践中应以学生为中心，以问题为导向；该教学模式主张采用学生自学和小组讨论的形式组织课堂教学，由学生就某一问题或病例进行分析讨论、探求答案，最后由教师进行总结评价。近年来，PBL教学法被广泛应用到众多的医学教学实践中，但其应用方法还有待优化。

一、现状调查分析

通过对我校不同学制的医学专业学生进行大量的问卷调查，内容涉及到开课的必要性、学习后具备的各种实践能力、授课方式、授课内容、考核方式等，统计结果显示，认为开设本课程非常必要的占61.29%，认为必要的占38.71%，认为没必要的为0；选修后认为非常好，对今后有很大帮助的占70.97%，一般的占29.03%，认为没有用而后悔的占0。在八年制班级中已经尝试了一次学生自己就某一专题讨论学习的方法，受到同学们的欢迎。问卷中同学们表示可以再多些讨论式教学（PBL）的占63.58%。这些调查研究的结果给了我们很多的启示，通过改革医学遗传学教学方法，形成有一定特色的教学模式，对提高医学生对医学遗传学的学习兴趣有重要意义，同时可以使医学生能真正掌握所学知识，并为后续的学习与临床实践打下坚实的基础。

本课题中选取的教学研究对象是八年制班级，该班级的生源良好，生物学及相关知识背景较好，理解能力及主动学习能力均较强，并且将来有较多的可能利用现代生物学的理论知识和实践方法进行临床及科研实践活动，非常适合课题组开展PBL-LBL双模教学法的实践与研究。同时，根据教学安排，每年度均有一学期可以进行教学法的实践工作，课题组可通过合理设计与操作，及时获取实践结果，及时进行必要的调整及验证，保证课题进行的系统性和完整性。

二、教学法实践

1.以LBL把握主线，以PBL丰富分支。医学遗传学的理论知识系统性较强，但由于信息量大，单纯讲授容易显得枯燥、不易理解。在课堂讲授时采用传统的LBL教学法将知识点按研究层次、研究角度进行编排，如根据医学遗传学的研究对象遗传病，首先将课程内容按研究层次分为基因病和染色体病，再根据研究角度将上述两部分内容各自分为基本原理和疾病实例两个部分，最终将主要内容划分成四个模块。为了丰富课堂教学的具体内容及形式，在每个模块的教学实践中再具体组织PBL的单元，包括提出综合性的问题和病例等形式。

2.四步式PBL教学。在组织PBL单元时，我们采取了通用的四步式的实践方法：1）在课堂中向学生提出问题。问题主要包括两种类型：一类是知识综合性的问题，目的是让学生通过联系本学科与其他相关学科的有关知识点来回答某一问题，考察的是学生对多学科知识的理解与运用能力；另一类是病例分析的问题，目的是让学生应用所学的遗传学原理去解释病例，考察的是学生对遗传学基本原理的理解和应用能力。2）学生分组、组内分工、查询资料、组内汇总。学生可自由分组，每组6～8人，教师指导学生进行关键问题分解，再由组内分工查找相关资料，然后由每组形成一份最终报告，用于展示交流。本环节通常每次设置两个问题，通过后续环节中的交流过程，让学生有交叉、互补式的学习效果。3）课堂展示交流。为了提高学生主动学习的积极性，我们设置了课堂展示交流环节。每组学生展示报告内容，同时回答其余组学生提出的问题。通过此环节的进行，让学生体验了撰写小论文的过程及要求，培养了他们的科研意识及能力。学生通过比较每组报告的同时更容易发现并提出新问题，这是对PBL单元教学的一个延续。4）教师归纳总结。教师一方面要对所提出的问题给出结论，另一方面还要对每组的报告有相对客观的评价，充分指出每组报告的优点与不足，让学生切实做到学有所获。

3.收获与启示。经过两轮的教学法实践，我们发现PBL教学法可以很好地组织医学遗传学的知识点和病例，这也与医学遗传学的课程特点有关，因此今后可以更多地采用PBL教学法组织教学单元。学生在PBL教学单元中也收获了进行主动学习的经验与信心，不少学生还因此进入到科研实践中。通过组织PBL教学单元，教师和学生之间也有了更多的沟通与交流，更有利于教学效果的提升。尽管如此，以LBL教学法组织整体的课程框架，其系统性不可忽视，尤其对于医学生而言尤为必要。

LBL-PBL双模教学法的合理高效应用需要教师投入更多的精力，做好充足的前期准备工作，如设置教学模块、设计问题、收集病例、分解知识点、归纳总结等环节都需要有全面的知识背景及丰富的教学经验才可完成，因此教师之间的合作是不可缺少的条件之一。由于学科特点，教师对学科新的发展动态的及时更新与储备也十分重要。在今后的教学实践中，我们还将进一步尝试将PBL教学法的应用进行一定的延伸，并探索相应的教学效果评价的方法，更好地指导教学法的应用。

参考文献：

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[5]Mc Parland M，Noble LM，Livingston G.The effectiveness of problem based learning compared to traditional teaching in under graduate psychiatry[J].Med Educ，2004，（38）：859.

基金项目：北京中医药大学教学科研课题XJY12053。

第2篇：遗传学研究范文

第一个遗传学研究所是由谈家桢建立。谈家桢（1909年9月15日—2008年11月1日），浙江宁波人，国际遗传学家、中国现代遗传学奠基人。20世纪50年代，他在复旦大学建立了中国第一个遗传学专业、第一个遗传学研究所和第一个生命科学学院。

扩展资料

第一个遗传学研究所是由谈家桢建立。20世纪50年代，他在复旦大学建立了中国第一个遗传学专业、第一个遗传学研究所和第一个生命科学学院，被誉为“中国的摩尔根”。谈家桢从事遗传学研究和教学七十余年，发表了100余篇学术论文。发现瓢虫色斑遗传的“镶嵌显性现象”，被认为是经典遗传学发展的重要补充和现代综合进化理论的关键论据。

（来源：文章屋网 ）

第3篇：遗传学研究范文

[关键词] 心力衰竭；表观遗传学：药理学

[中图分类号] R541.61 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2012）06（a）-0007-03

表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因及基因表达发生了可遗传的变化。这些改变包括DNA的甲基化、多种形式的组蛋白修饰及小分子RNA（microRNA）等。个体间疾病易感性及治疗反应性的差异在很大程度上取决于遗传因素[1]。然而，根据全基因组研究，笔者不得不承认遗传表型的改变不仅仅是核苷酸序列的变化[2-3]。表观遗传学与核苷酸的改变共同调控了基因的表达，因而从另一种角度解释了个体间的差异。

表观遗传学研究发现，基因及其表达的遗传性改变不仅仅是指基因突变或基因多样性等DNA序列的变化。已知的三种可调节基因表达的表观遗传学改变主要是：基因组DNA的甲基化，组蛋白修饰，非编码RNA的调节（如microRNA）。上述机制均涉及外在因素在蛋白质编码序列不变的情况下仍可调节基因转录[4]。表观遗传学调节机制存在个体及组织差异性，并且可以随年龄增长、环境及疾病状态的改变而变化。表观基因组在基因组表达过程中起关键作用，个体间基因表达的不同造成药物不同的反应性，这可能是通过表观遗传学改变进行调节的。因此，目前认为表观遗传学改变可以帮助解释基因突变在药物反应中的作用，继而在临床医学中发挥作用，这一迅速崛起的新学科称为表观遗传药理学。个体间药物的反应性不同，该学科不仅研究表观遗传因子在这一过程中的作用，而且旨在开发新的药物靶点[5]。笔者认为表观遗传药理学与遗传药理学将共同在药理学、临床医学中发挥重要作用。

目前为止，表观遗传药理学的大多数研究集中于肿瘤学领域，例如，研究细胞色素p450在个体间表达的差异。幸运的是，表观遗传学修饰的作用已被应用于解释其他复杂并且多源的现象，应用的范围越来越广。在这里，笔者总结了表观遗传修饰在心衰及心血管疾病治疗方面最新的研究。

1 表观遗传修饰与心力衰竭

1.1 组蛋白的修饰

庞大的真核生物基因组在高度保守的组蛋白的作用下得到了紧密的压缩。在核小体中，基因组DNA围绕核心组蛋白（核心组蛋白H2A、H2B、H3、H4各两组）折叠、压缩，形成了染色体的基本单位。基因组DNA与染色体蛋白的相互作用有助于转录因子向靶基因片段聚集，从而调节转录活性[6]。通过这种机制，核小体利用其核心组蛋白的共价修饰传递表观遗传学信息。这些修饰包括组蛋白乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化及SUMO化修饰。核心组蛋白的氨基末端从染色质丝上伸出来，与DNA或其他组蛋白、蛋白质等相互作用。该末端上的赖氨酸、精氨酸残基是组蛋白修饰的主要靶点。多数研究旨在了解赖氨酸乙酰化、甲基化的作用。事实证明，赖氨酸的乙酰化作用主要与染色质亲和力及转录相关，而赖氨酸的甲基化作用取决于何种残基被修饰。

有趣的是，正如Mano所总结的那样，组蛋白乙酰化的调控与心肌肥厚相关。去氧肾上腺素可诱导心肌细胞肥大，这一过程需要乙酰基转移酶介导的组蛋白乙酰化。与此结果相一致的研究是针对Ⅱ类组蛋白去乙酰基酶（HDACs）5、9的研究，其通过抑制心肌细胞增强因子2（MEF2）的活性进一步阻碍致肥厚基因（pro-hypertrophic genes）的表达来发挥抗肥厚的作用。与此相反，Ⅰ类HDACs具有相当强的致肥厚作用，其通过调节磷脂酰肌醇三磷酸酰胺磷酸酯酶的表达发挥作用。这意味着，HDACs在多水平上控制肌肉细胞的体积。

1.2 DNA甲基化

在真核生物中，DNA甲基化是通过将甲基团转移到核苷酸胞嘧啶环的5''位碳原子上完成的。在哺乳动物体内，DNA甲基化主要发生在基因的5''-CG-3''序列，也指的是CpG双核苷酸；人体内，大约70%的CpGs发生甲基化。另一方面，未甲基化的CpGs存在于许多基因的5''端调控区域，以CpG岛的形式出现。与其他DNA区域相比，CpG双核苷酸在CpG岛出现的概率较高。人体内CpG岛甲基化的不同是表观遗传学改变的组成部分。

DNA胞嘧啶甲基化有助于局部转录因子复合物的结合，其与组蛋白修饰共同在局部及整个基因组中影响染色体的结构。因此，DNA甲基化的一个重要作用是调控基因的表达。在这方面，CpG岛超甲基化可以使基因沉默，而低甲基化使基因发生转录。有人认为，甲基化是一种稳定遗传的修饰，但同时它也受到环境因素的影响。如小鼠野鼠色基因位点，可以受到其上游转座子甲基化状态的影响。从遗传角度来讲，完全相同的亲代其野鼠色基因不同的甲基化状态可使得后代出现不同的毛色[7]。

最近，Kao等[8]的研究结果发现，DNA甲基化在心衰特定的基因转录调控中发挥作用。他们发现促炎症基因TNF-α可下调肌浆网Ca2+-ATPase（SERCA2A）的表达，这是通过增强SERCA2A启动子的甲基化状态完成的。Movassagh等[9]发现，在心肌病及人类心肌组织形成时甲基化的状态是不同的。而且，他们鉴别出三个基因位点（IECAM1、PECAM1、AMOTL2），在不同的心脏样本中，位点甲基化状态与基因表达的调控密切相关。

1.3 MicroRNAs

MicroRNAs是短的双链RNA分子，来源于细胞核及细胞质中较大的RNA前体，其可以在基因转录后对基因表达发挥调节作用。miRNAs可以对30%～50%的蛋白质编码基因进行调控，这一过程主要是通过与mRNA3''端未转录区域的碱基对进行互补结合，继而干扰转录，靶mRNAs可降解或暂时沉默[10]。miRNAs调节蛋白的表达是非常复杂的，多种miRNAs可以作用于同一基因，不同基因也可受到同一种miRNAs的调节。miRNAs的表达具有组织、疾病特异性。近年来，多种病理状态下的miRNA分子标记已被检测出来，如各种类型的肿瘤以及多种心血管疾病[11]。

越来越多的证据表明，miRNAs与基本的细胞功能密切相关。目前，miRNAs与心衰的关系已得到明确，在过去的几年中，该领域的报道层出不穷。对心血管疾病的研究主要集中于两种心脏组织特异表达的miRNA家族（miRNA-1/miRNA-133、miRNA-208）。多项研究显示，miRNA在健康、高血压以及不同病因所导致的人、小鼠、大鼠衰竭的心脏中均有表达，Divakaran等[12]发现心脏特异性的miRNA-208不仅可调节心肌细胞肥大、纤维化同时可在应激、甲退时调节β-肌球蛋白重链（β-MHC）的表达。这种miRNA由α-MHC基因的内含子编码。该基因编码α-MHC及一种主要的心肌收缩蛋白，使心脏变大，在应激以及激素信号作用下通过miRNA-208及其作用位点发挥调节作用。再者，定向删除心肌特异性的miRNA，miRNA-1-2，揭示了它们在心脏中的多种功能，包括调节心脏的形态发生、电信号传导及细胞周期的调控。Thum等[13]发现，受损心肌中miRNA标记与胚胎心中miRNA表达的类型极为相似，这说明受损心肌中重启了胚胎基因的表达程序。Thum等[13]另一个发现是miRNA-21可以调控ERK-MAP激酶途径，这种调控在心脏成纤维细胞中尤为明显，心肌细胞中却没有这种表现，这可以影响到心脏的结构及功能。在成纤维细胞中，miRNA-21水平的增高可通过抑制特定基因来激活ERK激酶，经由这种机制，miRNA-21调节了间质纤维化、心肌肥厚。上述研究揭示了在心脏成纤维细胞中，基因调节的另一种方式是在miRNA介导的旁分泌水平上进行的。

miRNA在心脏肥厚反应中的意义得到了进一步的研究，miRNA成为基因调控的主要调节因子。到目前为止，miRNA已被证实不仅可以影响心肌，还可以影响心脏电信号转导及调节血管再生[14]。

2 表观遗传筛选方法

表观基因组学示意图不是固定的，它因细胞类型、时间的不同而不同，并且可在生理学、病理学、药物作用情况下发生改变。因此，作为人类基因组计划的后续工程，表观基因组测序是一项艰巨的任务。虽然判断基因组序列的表观遗传学状态是比较容易完成的，描绘整个表观基因组需要对数十个基因组进行测序，覆盖一个有机体在生命不同阶段的所有细胞类型。

亚硫酸氢盐测序法是标测DNA甲基化类型最为准确的方法。基因组DNA与亚硫酸氢钠相作用，导致未甲基化的胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶保持不变。为观察特定基因的甲基化状态，用特异性引物对目的片段进行扩增，随后对产物测序。在序列中，甲基化的胞嘧啶被标记为Cs，未甲基化的胞嘧啶为Ts。

近来出现了多个对甲基化进行定位的全基因组研究方法，它们都是以甲基化和未甲基化的CpGs对限制性内切酶的敏感性不同为基本原理的。限制长度的基因组扫描利用两种酶双酶切DNA，一种是频繁切割的甲基化非敏感性限制内切酶，另一种是罕见的甲基化敏感性的酶如Not1，这种酶只有在非甲基化状态时才可以酶切所识别的位点。还有一种完全不同全基因组研究方法是利用DNA芯片技术，它可以一次性标测成千上万的CpG岛的甲基化状态。这种方法可以用来识别CpG岛，相对于正常的调控过程来说，CpG岛在肿瘤组织中发生甲基化。

亚硫酸盐转化的替代方法是ChIP-seq方法（一种与测序相结合的染色质免疫沉淀方法）。通过免疫共沉淀技术使得目的蛋白与DNA发生交联，然后对DN段进行基因组测序。这一方法可以帮助识别任何DNA相关蛋白的DNA结合位点。该技术还可以提供组蛋白修饰的信息，如乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、SUMO化修饰。对ChIP技术进行改进得到的DCS方法，是将ChIP与消减式PCR进行偶联。该方法旨在避免基因组片段与芯片杂交后产生非特异性信号。

以同样的方式可以检测人体病理状态下miRNA的作用，大多数研究是利用高通量的方法分析临床病例中总miRNA的表达情况。高通量技术是以miRNA基因芯片和real-time RCP为代表的。尽管分子间的差别给这些技术带来了巨大的挑战，但miRNA芯片最大的优点是具有很高的特异性，而缺陷是其敏感性较低。

3 药物可以改变表观遗传状态

表观遗传学改变正常及疾病状态下的表型，这可能意味着充分理解和调控表观基因组对于人类常见疾病的防治具有重要意义。表观遗传学为我们提供了一个重要的窗口，来认识环境与基因在疾病发生过程中的相互作用以如何调节这些作用达到改善人类健康的目的。

miRNA派生的反义寡核苷酸是单链RNA分子，对其进行化学修饰可能是针对致病miRNA新的方法。但是这种方法困难重重，miRNA属于密切相关的家族，且很难合成针对每一种miRNA的反义寡核苷酸。再者，一个单独的miRNA可针对多种基因发挥作用，它们之中可能含有对心肌有益的分子。在这方面，寡核苷酸的化学修饰可能会特异性破坏miRNA与单个mRNA的作用，这可能是疾病治疗良好的备选方案。每一种miRNA可以以不同的强度针对成百上千的基因发挥作用，所以在体内miRNA修饰的最终作用尚不明了。最终，将miRNA拮抗剂应用于临床领域将面临很多困难，这与我们在基因治疗方面所遇到的极为相似，如导入方式、载体、特异性以及毒性等问题[15]。至少在理论上，针对特异性miRNA的方法将来可能是治疗缺血性心脏病、心肌肥厚、心衰、血管再生、离子通道病的有效手段，可控制心衰的发展。

另一种方法可能是将靶DNA甲基化。一些影响基因组DNA甲基化的化学合成剂已经应用于临床，例如5-氮胞嘧啶、抑制甲基转移酶的氮胞嘧啶可以使DN段脱氨基。其它药物是通过阻碍甲基化酶的活性而发挥抑制甲基化作用。更多信息可参照Gomez等[16]的文章。除了要开发可以调节DNA甲基化的药物外，还需要设计可以影响组蛋白修饰的药物。

在抗肿瘤药物的发展过程中，组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂占据着重要地位，它可以通过逆转与肿瘤相关的异常表观遗传改变，继而发挥作用。已有证据表明，在心肌肥厚时，HDAC抑制剂可修复基因表达程序。Gallo等证明体外试验中，曲古霉素A、丁酸钠可延缓心脏肥厚。

4 表观遗传学和环境

众所周知，环境因素如毒素、饮食可以影响DNA甲基化和染色质修饰，并且可遗传给下一代。雌激素、抗雄激素类物质可改变DNA甲基化状态降低男性的生育能力，这也是可遗传的。该假说认为，环境因素可以改变表观遗传学标记和基因表达形式，这可能在人类疾病研究中具有重要意义。常见疾病大多受到基因和环境因素的双重影响，环境可诱导表观遗传结构发生改变，进而将基因和环境因素联系起来[17]。

年龄在基因与环境相互作用中发挥重要作用。常见病的发病率随着年龄的增加不断增高，这与在人的一生中表观遗传学改变不断累积有关。有研究发现，相对于年轻者而言，年长的同卵双胞胎体内总DNA甲基化及组蛋白H3K9乙酰化的水平较高，但该研究没有检测同一个体中表观遗传学改变随时间变化的情况。

5 结论

表观遗传学为研究个体在临床疗效、药物反应及毒性间的差异，以及发现新的药物治疗靶点等方面开拓了更为广阔的空间。随着人类表观基因组工程的开展，表观遗传学机制得到不断完善，这有助于更为充分地了解人类疾病和表观遗传药物的一系列分子靶点。表观遗传药理学已被应用于肿瘤学领域，对于心血管疾病的表观遗传学研究不断增多，尤其是在miRNA方面的研究最为突出。Mishra等[18]清楚地描述了心血管疾病微观RNA组学的最新进展，以及miRNA作为一种潜在治疗靶点或药物制剂的前景。

表观基因组学在健康或疾病状态下表现型的形成过程中发挥重要作用，这可能意味着充分认识和合理调控表观基因对于人类常见病的防治具有重要意义。

[参考文献]

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第4篇：遗传学研究范文

由于遗传学在生命科学中具有不可替代的重要作用，其教学方法、教学模式的探索和研究近些年倍受关注。近年来,研究性教学在各高等院校不断地被提出，黑龙江八一农垦大学生命科学学院也把研究性教学改革不断地深入到各学科教学中去。作为遗传学教师,笔者在教学过程中不断地进行着研究性教学的实践和思考。

研究性教学是在‘‘发现学习模式”和瑞士皮亚杰的“认知发展学说”的理论基础上发展起来的，其认为学生学习的过程与科学家研究的过程在本质上是一致的，强调将教学与研究结合作为大学教学的基本思想，注重提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，对培养创新型人才非常重要。研究性教学模式的核心理念是以实践中的真实问题为基础,将学生置于真实的情境中学习，培养学生的学习能力、创新能力和实践中的动手能力，增强学生对工作的适应能力，使教学与研究相统一m。研究性教学是以学生为主体,以问题为核心（PBL)去获取知识和应用知识的教学模式。研究性教学的内涵主要包括:教师把研究的思想、方法和取得的新进展引入教学活动；教师以研究的形式组织教学活动,打破原有的完整的学科逻辑和机械的顺序；学生积极参与研究之中，在研究中学习、成长，养成独立思考的气质和批判。

笔者根据研究性教学的规律及遗传学学科的特点,在教学过程中对以下几方面的问题进行了探索和实践。

1发挥学生的主动性和创造性，培养学生的思辨能力和独立思考能力

党的十八大指出，科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑,必须摆在国家发展全局的核心位置。要坚持走中国特色的自主创新道路,以全球视野谋划和推动创新，提高原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新的能力，更加注重协同创新。这一论述充分体现了科技创新在经济和社会发展中的重要地位,也为高等教育提出了未来人才培养的方向。大学作为本科生培养基地，肩负着培养有创新精神和实践能力的高素质人才的重大历史使命。高校毕业生的质量直接关系到一个国家科技人才的整体实力和水平,高校教师如何改革现有的教学方法和模式,培养具有学习能力、自我创新能力的大学生，是目前教育教学过程中亟待解决的问题。

研究性教学模式具有极强的实践性。研究性教学模式特别注重教学与研究相结合，理论与实际相统一。研究性教学模式不只强调背诵、理解复述和模拟,而是注重培养学生的科学思维、自主意识、团队协作精神和工作责任心,强调培养学生获取与归纳整理信息的能力、分析解决问题的能力、展示成果与表述观点的能力。创新能力的培养不可能仅依靠获得知识,很大程度上还依赖于学生的直接经验的积累，因此切实加强研究性实践教学,对提高学生的实践能力是至关重要的。创新型人才的培养目标要求学生既要学会动手又要学会动脑；因此，教师在教学过程中要树立研究性教学为主的教学观,运用正确的教学法,积极探讨、推动教学研究和改革,培养学生主动探求知识的主体精神,动手、动脑的能力和创造性思维及创造精神。研究性教学过程从讨论问题开始,需要涉猎大量的资料,课程学习本身不仅在于学习知识，还在于掌握学习知识的方法。研究性教学以学生为主体的教学模式强调了学生在学习过程中的核心地位,教师只起引导、示范、鼓励、辅导和监控的作用，这种模式可以最大限度地调动学生学习的主动性和积极性,培养学生自主学习及独立分析和解决问题的能力。在遗传学的教学过程中可以采用问题式、讨论式、互动式课堂教学,从而达到更好的教学效果，在客观上具有一定的可行性。以学生为主体的教学模式关键在于课前的认真准备和教师在课堂上的灵活调控。

2专业知识教学和实验技术教学相结合

遗传学是一门在实验基础上发展起来的学科,尤其是现代遗传学技术的突飞猛进发展和遗传学知识的大量增加,都给学生的学习带来了一定的难度。因此,遗传学采用什么样的授课方法才能使学生掌握基本知识,提高学生的创新能力一直倍受教育工作者的关注。一些遗传学教师的教学经验表明，在遗传学授课过程中，适当地讲授遗传学研究的基本实验技术和遗传学研究材料的获得方法对帮助学生理解遗传学知识是非常重要的。例如，在介绍分子标记选择辅助育种的研究进展时,对分子标记的定义、类型、发展和每种标记的用途进行讲解,对遗传学研究材料如重组自交系和近等基因系群体的构建方法及其在基因定位和育种研究中的应用等知识进行回顾,大大增强了学生对专业知识的理解。在实验技术的教学方面,应不断地给学生介绍最新技术在遗传学研究中的作用以及不同技术在某一研究领域的时效性3。在内容上,尽量安排生动丰富且易于操作的实验项目，增加一些设计性和综合性的实验项目，尤其是近期，随着表观遗传学研究的日渐深入,适当地增加该方面的实验课程对帮助学生理解基于非基因序列改变所致基因表达水平变化,如DNA甲基化和染色质构象变化等表观遗传学对生物性状的改变所起的作用，可以开展表观遗传抑制剂对细胞周期调控的分析及RNA干扰基因沉默的遗传分析等实验。

3为学生提供具有时效性、权威性和新颖性的阅读材料

随着遗传学科的快速发展,研究领域不断拓宽,新技术、新成果不断涌现,任何一部教材都难以跟上遗传学快速发展的步伐，因此必须借助网络等媒体实现知识的不断更新。在教学过程中，教师可适当地借鉴〈(Science〉〉、《Nature》以及分子细胞生物学领域的一些国际权威杂志上的综述性文章作为教学中的补充内容,使学生在学习经典遗传学理论的同时，对分子遗传学和现代遗传学的发展有更深入的理解。如在研究癌症的遗传学基础时发现,一半以上癌症的发生过程中伴有p53突变。p53在正常细胞中寿命短、含量低，与细胞周期控制、DNA修复、衰老、血管生成和细胞凋亡密切相关。当p53发生突变时,细胞逃脱正常细胞生长的限制,使突变从一代细胞传到下一代细胞,这为癌症的发育创造了条件。在给学生授课的过程中，跟踪遗传学的最新研究动态，如引入p53等遗传学研究进展，可大大激发学生学习的积极性?。表观遗传学目前也是遗传学重要的补充,如乙酰化酶家族和染色体易位、转录调控、基因沉默、细胞周期、细胞分化与增殖以及细胞凋亡相关,从而对生物体的性状产生了影响。而非编码RNA不仅能对整个染色体进行活性调节,也可对单个基因活性进行调节，它们对基因组的稳定性、细胞分裂、个体发育都有重要的作用。在教学过程中，适量增加表观遗传学的知识,可以极大地丰富学生的知识量及对科技前沿知识的认识,为提高学生的科技创新能力奠定基础。

4案例式和情境式教学相结合，激发学生内在的学习动力

案例教学法（Casemedthodteaching,CMT)是根据教学目标和培养目标的要求,在学生掌握了有关的基础知识和基本理论的基础上,教师在教学过程中选择典型案例并以恰当的形式给学生展示,把学生带入一个特定情境中，在教师的指引下由学生自己依靠其知识结构和背景,在这种案例情境中发现、分析和解决问题，培养学生运用理论知识并形成技能技巧的一种教学方法5。案例教学法最大的特点就是模拟实践经验,增强学生实践的能力。遗传学教师在注重理论知识讲授的同时,要穿插与实际生活密切相关的大量案例,培养学生分析问题和动手实践等能力。

在遗传学教学过程中，注重教学内容与人类生活及人类疾病相结合,加强学生对教学内容的认识和遗传知识的深化。在讲授单基因遗传病、多基因遗传病和染色体病时,可与临床中真实的遗传病相联系,如常见的单基因遗传性疾病一白化病、苯丙酮尿症、黑尿症、先天性聋哑、高度近视，多基因遗传性疾病一原发性高血压、支气管哮喘、冠心病、青少年型糖尿病、类风湿性关节炎、精神分裂症、癫痫、先天性心脏病，染色体遗传性疾病一“21三体”综合征、猫叫综合征等。针对这些疾病，巧妙设计引导式问题,囊括大纲要求的知识点，突出遗传学的课程特色。在该模式下的教学过程中，学生不是被动地学、记忆和理解教师所教授的知识,而是在教师的指导下,将学生置于可以从不同角度看待事物的环境，问题情境便能够吸引并维持他们的兴趣，使他们积极寻找解决问题的方法，创造性地得出结论,从而激发学生学习的内在动力。

5加强遗传学教师师资队伍建设，为研究性教学提供人才保障

过去,很多高校过于注重结果性评价而忽视过程评价,无法对教师的研究性教学能力和学生的实践能力作出公正而又科学的评价H。目前，黑龙江八一农垦大学已经非常重视研究性教学的实施,并为此做出很多努力和尝试。遗传学作为生命科学的重要课程,其教师队伍的整体水平是制约教学效果的一个重要因素。没有一支高水平的教师队伍一切将成为空谈。为了提高研究性教学水平,学校组织教师到优秀研究性教学能手的课堂上听课,通过学习其他课程的课堂教学方法、教学模式，为遗传学更好地进行研究性教学提供了教学案例。此外,学校年轻的遗传学教师可以通过培训、进修等形式提高专业水平。最后，如果想成功地进行研究性教学，授课教师必须进行学科专业的科学研究。授课教师要随时关注遗传学领域的最新发展动向，将权威杂志中介绍这门学科研究的新概念、新发现、新思路和新方法的文献综述引入课堂。这些参考文献学术水平高、内容新、难度适中，开阔了学生的视野，对他们很有吸引力。教师只有通过科研,才能真正理解本学科教材的内在联系，把握住本学科的发展趋势,及时吸纳学科内最新科研学术成果,适时地把学生引入本学科知识和科研的前沿,引导学生在科研实践中增长才智、得到锻炼，激发学生的创造欲望，通过科研、实验等手段培养学生的创新能力。

第5篇：遗传学研究范文

遗传病以及与遗传有密切关系的常见病、多发病，如高血压、糖尿病、精神发育不全、癌症等已成为人类健康和生命的主要威胁。这些疾病也会发生流行，但它们的流行方式，流行因素与传染病等的流行有很大不同。对这些问题的探讨就是遗传病流行病学的研究内容。

遗传病流行病学是人类群体遗传学的一个新分支，它是在人类群体遗传学和流行病学的基础上产生的。它探讨的是与遗传有关的疾病的流行规律。它已经而且还将进一步阐明单基因遗传病和染色体病的传递规律和发病原因，这是优生学的重要依据之一。它目前的主要任务在于探索复杂性遗传疾病（包括高血压、糖尿病、精神失常和肿瘤）的遗传原因和环境因子，还可寻找其在中老年发病的复杂疾病的时态特征。

1 遗传病的流行方式

遗传病分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体遗传病3大类。不同类型的遗传病在家系或由家系组成的群体中表现出各自不同的传递方式，此外某些遗传病的发生，还需环境中特定因子的诱发。遗传病是遵循一定的规律或条件而发生流行的。

1.1 单基因病的流行方式

1.1.1 常染色体显性遗传病（AD） 其流行特点是:（1）患者的双亲中，往往只有1个患病，且大多数是杂合子;（2）患者的同胞中，发病患者的数量约占1/2，且男女发病机会均等;（3）系谱中，连续几代都可看到发病的患者，但是，有时由于内、外环境的改变，致病基因的作用不一定表现（外显不全）。

1.1.2 常染色体隐性遗传病（AR） 其流行特征是:（1）患者的双亲往往都是无病的，但他们都是携带者;（2）患者的同胞中，发病患者的数量约占1/4，且男女发病的机会均等;（3）系谱中看不到连续几代的常染色体隐性遗传病，往往表现为散发;（4）隐性基因的频率很低，为0.01～0.001。因此一个携带者或患者随机地与群体中一个成员结婚时，生出患儿的机会很小;但是若实行近亲结婚，则比例就会大大提高。

1.1.3 X连锁隐性遗传病 其流行特点是:（1）人群中男性患者远多于女性患者，家系中往往只有男性患者;（2）双亲都无病时，儿子可能发病，女儿则不会发病，儿子如果发病，其致病基因是从携带者的母亲传来;（3）由于交叉遗传，男性患者的兄弟、外祖父、舅父、姨表兄弟、外甥、外孙等可能是发病的患者，其他的亲属不可能是患者。

1.1.4 X连锁显性遗传病 其特点是:（1）此病代代相传，故患者的双亲一般有1人是本病患者;（2）致病的显性基因位于X染色体上，所以，女性患者与正常男性婚配所生子女中，女儿和儿子发病的机会都为1/2，男性患者与正常女性婚配，女儿全部发病，儿子都正常;（3）女性患者多于男性患者，但症状上男重于女;（4）连续几代相传。

1.1.5 Y连锁遗传病 其特点是:父子、兄弟、祖孙、远祖远孙、叔侄、堂兄弟、远房叔侄或兄弟的相关都是1，而祖母孙、母子、外祖外孙、舅甥和兄妹的相关都是零。当在Y染色体上存在致病基因时，从优生角度考虑，此类家系应只生女孩，这样就杜绝了该有害基因在家系中的蔓延。

1.2 染色体病的流行方式

1.2.1 染色体数目异常导致的遗传病 （1）性染色体数异常:如45，X;47，XXX;47，XXY;47，XYY等。对于45，X的由来尚未弄清，也就是XO核型的遗传病流行学有待探讨。47，XXY即为小睾丸症，其母亲生育年龄过大或许是一个因素，是该病流行的一个原因。（2）常染色体数目异常:包括十几种综合征，在此仅举几例，从中我们可以窥见它们在遗传病流行学上的意义。①先天愚型:患儿的核型有以下几型:21-三体型:母亲年龄过大是本病一个重要的流行因素，21-三体型先天愚型偶有能生育的，后代中约有1/2将发育成先天愚型儿，这是21-三体型先天愚型遗传流行的一个特征。嵌合型:有的细胞核型正常，有的细胞核型为21-3体型。易位型:其中较常见的有D/G易位，也就是14/21易位，患儿母亲核型常为D/G的平衡易位携带者，常常有自然流产史，所生小儿中约有1/3为先天愚型患儿，1/3为平衡易位携带者。G/G型易位，即21/22易位，频率比D/G易位低，这种易位型核型的产生，基本上也可经突变或遗传而来，与D/G易位型者基本相同。②18-三体综合征:这种病也较为常见，新生儿中发病率为1/4500，即0.02%。③13-三体综合征:这种病少见，新生儿中发病率为1/25000，即0.004%。

此外，尚发现过22-三体综合征等。常染色体三体综合征除21-三体征外，对其遗传病流行病学特点还很少研究，原因是病例罕见，患儿受到严重影响，常常过早夭折，因此难以进一步观察。

1.2.2 染色体结构异常导致的遗传病 染色体结构异常分为缺失、重复、倒位、易位、环形染色体和等臂染色体等。平衡易位除了能从祖代往下代传递外，可能还是造成重复和缺失的原因之一。除平衡易位外，其他类型染色体结构变异对个体的影响则较大，常常引起流产等现象。据报道，有自然流产史、死产史或有畸形生产史的夫妇（一般仅其中之一有畸变），染色单体畸变（包括断裂、碎片）和染色体畸变（包括断片、双着丝粒染色体、微小体等）数均较对照显著为高，可见有染色体结构畸变的双亲在遗传病流行中有着相当重要的意义。

1.3 多基因病的流行方式 在多基因遗传病中，当一对夫妇生出了第2个该病患儿，表明他们带有更多的与易患性有关的基因，其一级亲属患该病的风险将会增加。病情严重的患者，其一级亲属的患病风险性比病情轻的要高。当一种多基因遗传病的一般群体发病率有性别差异时，发病率低的某一性别患者的一级亲属发病率高。如果已发病，其一级亲属的发病率将比发病率高的另一性别患者的一级亲 属为高。

2 影响遗传病流行的几个因素

2.1 突变 突变造成的最大危害性是使群体的遗传负荷增加。除少数突变外，对生物自身来说，大多数突变都是有害的。由于突变造成某些性状使个体在成熟前过早夭折，某些性状降低了结婚的机会，以及另一些性状使个体的平均产子数较群体为低。由此，突变产生的不正常基因比正常个体传给后代的机会要小，致使代代相传时突变基因的频率降低。突变问题使人类处于非常危险的境地，之所以如此，还有一个原因，就是环境的污染、生态平衡的破坏，致使人类基因突变率有增无减。

2.2 隔离 隔离的后果使遗传病的发病率显著提高，原因是隔离有类似于近亲婚配的效应。由于隔离，使纯合子的比例增加，而使杂合子的比例下降。如果在隔离人群内不实行随机婚配而实行近亲婚配，则遗传后果更为严重，实行近亲婚配隔离人群内的多种遗传病尤其是智力低下极为普遍。

2.3 迁移 迁移带来种群的混杂，迁移使大群体中的基因流向隔离群，从而打破了隔离的屏障，对抗隔离的有害影响。因此，迁移和混杂具有优生的作用。

2.4 遗传漂变 遗传漂变可以使不受影响的中性基因固定或消失，有时甚至也可使选择上不利的基因在一个群体中固定或消失。遗传漂变只对小群体有效应，对大群体来说没有什么效应。由少量祖先起源的隔离群，其遗传病的流行可能受到随机漂变的严重影响。

第6篇：遗传学研究范文

1细胞色素氧化酶450(CYP450)

在机体中，大量酶参与了药物代谢,其中最关键的是CYP450。为了适应千变万化的环境,人类在进化过程中不断通过基因突变来改造药物代谢酶类基因，以产生相应的代谢酶对付复杂的外来化合物，同时，这种突变可通过遗传传递给后代，由此产生了药物代谢酶基因的多态性，这种多态性可使参与药物代谢的酶活性发生很大改变。通常将酶活性表型分为：慢代谢型(poormetabolizer,PM)、中间代谢型（intermediatemetabolizer,IM)、快代谢型（extensivemetabolizer，EM)、超快代谢型（ultrarapidmetabolizer,UM)4类。另外,CYP450中的部分亚型能够被其它药物、食物等诱导或抑制，导致酶活性的改变，进而通过药物-药物相互作用，导致治疗失败或不良反应发生。在临床实践中，几乎所有抗抑郁剂均经CYP450代谢，主要是CYP2D6、CYP2C19亚型，也是目前研究的热点。

1.1CYP2D6

CYP2D6基因定位于22q13.1,由9个外显子和8个内含子构成,长度约7kb,由497个氨基酸组成1。CYP2D6尽管只占肝脏组织P450系统的2%,却占P450系统所代谢药物总量的25%2,其参与了抗抑郁剂、心血管药物等多种重要药物的代谢。目前，已发现CYP2D6存在100多种遗传变异,其中有许多突变导致酶活性缺失或下降。然而这种酶活性的改变存在明显种族差异性，在白种人中PM占7%~10%,然而亚种人中却只有1%~2%H;另外,基因型的分布也存在明显的种族差异，例如，CYP2D6*17主要表现为酶活性降低，其主要见于黑种人，而CYP2D6*10同样表现酶活性下降，却主要见于东南亚人群。

有研究发现CYP2D6基因型影响米氮平、帕罗西汀、文拉法辛、舍曲林的血药浓度，抗抑郁剂及其代谢产物在PM患者或服用CYP2D6抑制剂的患者中血药浓度更高，此外，很多研究65-7发现,CYP2D6的表型和抗抑郁药剂血药浓度存在相关性,Mihara等08不但发现CYP2D6Ch/wt基因型可影响抗抑郁剂血药浓度，并和抗抑郁剂疗效相关。由于CYP2D6基因和三环类抗抑郁剂的血药浓度存在明显相关，主流观点认为测定CYP2D6基因型对预测三环类抗抑郁剂的不良反应是有益的;但对第2代抗抑郁剂来说，目前尚没有明确的剂量效应关系和中毒剂量的报道。GrasmaderCYP2D6基因尽管能显著影响第2代抗抑郁剂的血药浓度，但不能预测抗抑郁剂的治疗效应；Shams等011同样发现CYP2D6基因与新型抗抑郁剂的疗效和不良反应没有相关性;此外,一项大型STAR*D研究012也报道了CYP2D6和抗抑郁剂治疗反应和耐受性没有相关性。尽管根据CYP2D6基因型来调整药物剂量的方案已经提出M,但仍需前瞻性、随机、双盲的大型试验验证该结论。

1.2.CYP2C19

CYP2C19基因位于10q24.1~q24.3,包含9个外显子和8个内含子，其长约55kb。在过去的几十年里，已发现了多种CYP2C19等位基因变异，CYP2C19在种族间的分布存在很大差异，白种人中PM的发生率为3%~6%,在非洲人和阿拉伯人中仅为2%~4%,然而，在亚洲人中却高达13%~23%014。CYP2C19参与了多种抗抑郁剂的代谢M,很多研究证实了携带CYP2C19的PMs患者血药浓度更高E6-17],Yin等018发现CYP2C19基因多态性能影响西酞普兰抗抑郁疗效和不良反应,Mrazek等19]同样发现CYP2C19基因多态性和西酞普兰的缓解率及耐受性有关联；Steimer等020发现，联合CYP2D6和CYP2C19的基因型能够部分预测阿米替林的不良反应。然而，也有很多研究得到阴性结果，Serretti等021发现CYP2C19和抗抑郁剂的有效率和缓解率无明显相关性，STAR*D研究M中同样没有发现CYP2C19与西酞普兰的治疗反应或耐受性相关，仍需要更大样本研究进一步证实CYP2C19与抗抑郁剂的效应关系。

2P糖蛋白（P^lycoprotein,P^p)

P~gp是ATP结合盒（ATP-bindingcassette)转运载体蛋白的家族成员之一，它主要由7q2上的ABCB1基因多约耐约基因1(MDR-1)编码，主要功能是在水解消耗ATP的情况下，逆浓度梯度转运药物或内源性物质，使得细胞内的浓度下降022。P-gp底物种类繁多，很多精神药物也是其底物的一部分。在抗抑郁剂方面，主要包括阿米替林、去甲替林、西酞普兰、文法拉辛、舍曲林等23-24。很多科学研究25-26均发现阿米替林、去甲替林等抗抑郁剂在脑内的浓度受其活性的调节。

众多研究探讨了ABCB1基因的多态性与药物代谢的相关性,主要集中在C3435T、C1236和G2677T,前两者为同义突变，后者为非同义突变，它们将导致ABCB1基因功能活性发生改变，尤其是后者，也改变了P~gp的特异性,从而导致其底物的浓度发生改变029。同时，众多的研究探讨了ABCB1基因与抗抑郁剂疗效和不良反应的关系，Kato等030和Nikisch等031发现rs2032582与抗抑郁剂的疗效有关；Lin等032不但发现rs1922242及rs1202184与抑郁症的严重程度相关，也发现rs1882478-rs2235048-rs2235047-rs1045642-rs6949448单倍型（T-T-T-C-C)(具体基因型）与抗抑郁剂治疗抑郁症的缓解率显著相关。Gex-Fabry等033发现61A>G与抗抑郁剂帕罗西汀的血药浓度无关，但和其抗抑郁疗效相关。一项来自MunichAntidepressantResponseSignature(MARS)的综合性研究034中，招募了443个抑郁症患者,调查了74个常见单核音酸多态性（singlenucleotidepolymorphism,SNP),发现了它们仅仅能预测其底物（西酞普兰、阿米替林、帕罗西汀和文法拉辛）的抗抑郁治疗反应，与非其底物药物如米氮平等缺乏相关性。该结果同样在Sarginson等35的研究中得到了部分验证。Roberts等报道了rs1045642和去甲替林所导致的体位性低血压相关。然而,在众多的关于ABCB1基因的研究中也得到了很多阴性结果,均提示未发现ABCB1基因多态性与抗抑郁剂的疗效或耐受性相关，来自大样本的STAR*D研究012在治疗反应和耐受性方面也得出阴性的结果。

3总结

第7篇：遗传学研究范文

关键词：林木遗传育种；研究生培养模式改革；创新能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）23-0192-02

林木遗传育种学科是为研究利用森林遗传学基础理论和林木遗传改良技术、培育和繁殖林木良种的林学二级学科。如何准确把握国家、行业发展的新需求，深化研究生培养改革，积极适应学科发展的国际前沿动态，成为今后一段时期林木遗传育种学科建设和高层次人才培养的重点任务和迫切需求。

一、林木遗传育种学科研究生培养面临的新形势、新需求

林木良种是现代林业优质、高效、稳定、安全经营的基础保障。发展现代林木种业，关键在科技创新，核心在科技人才。当前，我国现代林业种业正面临新一轮大发展的重要机遇。2013年，国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见，明确提出加强种业相关学科建设，加大种业人才培养力度，支持科研院所和高等院校重点开展常规作物、林木育种理论、共性技术、种质资源挖掘、育种材料创新等基础性和公益性研究，构建现代育种新技术、新方法，创制突破性的抗逆、优质、高产的育种新材料。2016年实施的新修订《种子法》，鼓励科研院所及高等院校与林木种苗企业开展育种科技人员交流，提升种业发展创新能力，明确要求加大培养种业发展所需人才的力度。目前，我国种业存在复合型、创新型人才少以及国际战略型人才匮乏，从事种业教学、研究人员严重不足等问题。研究生培养是林木遗传育种学科服务现代林木种业人才建设的源头工程，从国家种业发展的长远布局考虑，必须突出产业发展需求导向，加强产学研用相结合，创新研究生培养模式，全面提升研究生创新能力，提升为产业发展输送人才和服务能力。重视对优良种质资源的深度发掘、收集保护和培育，向开发多层次遗传变异方向推动林木遗传改良，基因组学、生物化学与分子生物学等学科理论与技术最新成就与林木遗传育种学科的深度融合等，成为林木遗传育种领域的科技创新的阶段特征。我们需要及时将学科发展的需求和最新前沿反馈到研究生培养全过程，在人才培养中努力促进基础性、前沿性的理论和技术与现代种业发展的结合与创新，以此为突破口带动研究生创新能力的提升。

二、北京林业大学林木遗传育种学科研究生培养改革的主要实践

北京林业大学林木遗传育种学科是国家重点学科，拥有林木育种国家工程实验室和林木花卉遗传育种教育部重点实验室，在森林遗传学、多倍体育种、生物技术育种以及良种选育和繁殖等方面形成了研究优势和人才培养特色。近年来，学科以提升研究生实践创新能力为重点，不断深化研究生培养机制改革，研究生培养质量显著提升。2011至2015年，学科培养研究生111名，其中授予博士学位36人，硕士学位75人。共有4人获校级优秀博士学位论文，1人获全国百篇优秀博士论文提名。此外，有21名博士、硕士研究生获全国博士生论坛、中国林业青年学术年会和中国林业大会学术论文一等奖等奖励。本学科研究生培养改革的主要做法如下：

1.对接国家需求，明确研究生培养目标定位，优化培养方案设置。学科根据现代林木种业以及国家发展需求，结合学科研究前沿，进一步明晰了研究生的培养目标定位，即培养具有扎实宽广的专业基础以及自主学习能力，掌握林木遗传育种学科发展需求以及前沿与动态；能独立承担林木遗传育种相关科研、教学以及管理、开发等工作的高水平专业人才。这一培养定位涵盖了学术创新要求，有利于学科导师和研究生准确把握培养方向，保证培养质量。学科围绕人才培养定位，优化完善和出台了2014版研究生培养方案，推动培养方式的创新。其一，对学科研究方向进行凝练、调整，突出学科研究前沿、优势和特色，明确提出按照研究方向组建导师组，采取导师负责与导师组联合指导的方式培养研究生，有利于聚合学科内的不同团队优势，在导师之间形成互补交流，形成有利于学科创新人才培养的团队氛围。其二，重点考虑课程设置在研究生知识面拓展和创新能力培养方面的作用，整合遗传与分子基础、基因工程、细胞工程等方面的研究优势，开发建设了一批优质的专业基础课、公共平台课、学科前沿专题课程；设置跨学科课程，增加研究方法类、研讨类和实践类等课程，其中开设的研究方法类课程包括高级遗传学综合大实验、林木遗传育种研究法、统计遗传学、试验设计等，初步实现不同培养阶段课程体系的整合、衔接；同时，针对研究生不同专业来源的特点，增加补修课以及专著和论文阅读量，注意本科、硕士、博士阶段专业知识储备的合理衔接。其三，加强培养环节过程管理，规定了学科组织方式、实施时间节点以及考核数量要求等，促进自主学习，有效避免以往培养环节形式化问题等。

2.狠抓培养过程和重点，将自主学习贯穿研究生培养始终。突出促进自主学习为研究生培养的突破口和重点。学科修订规范了每一门研究生课程的教学大纲，重点反映学术最新动态，体现研究式、互动式教学特点。如林木遗传育种专题学位必修课的教学方式包括重点和难点讲授、专题讲座、课堂讨论、学生报告和讨论等，要求主讲教师和专家专题讲授林木遗传育种基本理论、发展动态、新的技术方法等，促进理论和实践结合，激励学生的创新思维；同时充分发挥研究生的主观能动性，要求每位研究生选择乡土树种提出详细的遗传改良策略并进行报告，同学和老师针对其中的独特观点和存在的问题进行提问和讨论，鼓励自主思考和创新，纠正错误和认识偏差，增强学习能力和学习效果。

学科注重研究生课程学习和科研训练的整合，推动科研训练贯穿研究生培养的全过程。规范和强化了互动式学术研讨与学术报告等必修环节，组织了一批学科前沿性专题讲座课程，提出学科每学年统一组织学术研讨12次以上，高层次专家学术报告、专题讲座5次以上，明确要求了各年级研究生参加专题学术报告的数量考核标准，并坚持由学科统一组织考核，强化研究生自主学习、自主思考和学术创新能力的提高。

3.依托创新平台和实践基地，强化研究生科研实践和创新能力培养。高层次创新平台多、实践基地多，是北京林业大学林木遗传育种学科的特色之一。学科充分利用林木育种国家工程实验室等优势平台，坚持“面向行业重大需求，引领行业技术发展”，实行“开放、流动、联合、创新”的运行机制，定期组织实验技术培训，注重在自主研究和成果转化应用过程中提升研究生的创新素质。研究生成为国家科技支撑项目、“973”项目、“863”项目等部级重要科技课题研究的主力军，在一系列高水平科技期刊上发表原创性科研论文，取得了一大批创新性成果。学科全面加强了试验、示范和推广实践基地建设，在全国形成了30余处林木育种科研实践基地。研究生随着相关科研项目进驻实践基地、深入“试验田”，强化基于实践的科研训练模式，在导师指导下深度参与遗传育种科研工作。这一做法深化了研究生对现代种业发展和学科知识体系的理解，促进理论知识与实践的有机结合，实现学术创新与生产发展、产业发展的有效对接。

三、深化林木遗传育种学科研究生培养模式改革的思考

林木遗传育种学科的实践性很强，其人才培养具有周期长、连续性强等特点。因此，研究生培养必须遵循林学教育规律和人才成长规律，对接产业需求，持续深化培养模式改革，充分体现学以致用的特色。笔者提出两个方面的思考：

1.面向林木种业产业需求，推动产学研有机结合的研究生培养模式。国家提出“十三五”期间每年造林9000万亩的任务，这需要有数量足够、质量优良、结构合理的林木种苗做基础保障。林木遗传育种学科应在支撑育、繁、推一体化的过程中，通过建立稳定规范的联合培养基地，鼓励行业企业全方位参与，加强研究生的复合创新能力培养。要加强与国家和省级重点林木良种基地的合作，建立长期育种综合科研和实践基地，引导研究生加强林木良种选育的科技创新，实现与产业发展的深度融合。学科应充分借鉴农业产业化发展的先进经验，发挥学科现有的科研平台和基地优势，吸纳林木种苗产业的领军人物加入导师团队，探索产学研结合的研究生培养模式，合作搭建上下游互通的拔尖创新人才培养创新链，更好地提升研究生培养质量。

2.强化课程建设和科研训练，优化完善研究生培养体系。强化课程建设和科研训练是研究生培养的核心环节。美国学者克拉克指出，研究生教育以科研为首要。适应现代种业发展需求的高级科技人才既要有雄厚的学科基础，又要接受系统的科研训练和创新实践。需要把对接产业发展和科技创新需求的培养目标和学位要求作为学科核心课程体系设计的根本依据，突出课程内容的前沿性、系统性，整体优化课程体系，增加互动式的前沿研讨性讲座。积极适应慕课发展需求，引入现代生物技术研究方法类等国外优质课程，加大与国内知名生物良种公司的资源和技术合作，通过科研实践训练研究生的实验技术和创新能力。同时，针对研究生的批判精神、发现问题和提出问题的能力培养不足等短板，结合林木种业创新创业需求，增强研究生科研训练的系统性，探索跨学院、跨校的多学科融合培养新模式等。

参考文献：

[1]国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见[J].种业导刊，2014，（2）：5-6.

第8篇：遗传学研究范文

1 高密度脂蛋白 (HDL) 的结构、产生及代谢

HDL是循环中体积最小、密度最大的脂蛋白, 也是一类组成、密度、颗粒大小极不均一的脂蛋白, 主要由肝和小肠合成.双向电泳-免疫印迹法显示, HDL可分为贫脂圆盘状的pre--HDL (pre-1-HDL、pre-2-HDL、pre-3-HDL) 和富脂球形的成熟-HDL (HDL3c、HDL3b、HDL3a、HDL2a、HDL2b) [2].多数HDL颗粒具有一个胆固醇酯 (cholesterol ester, CE) 的疏水核心, 外周包围着少量以单层磷脂形式存在的甘油三酯 (triglyceride, TG) .载脂蛋白AⅠ (apoprotein AⅠ, Apo AⅠ) 是HDL中含量最丰富的脂蛋白, 约占总脂蛋白成分的70%.三磷酸腺苷结合盒转运体A1 (ATP binding cassette transporter A1, ABCA1) 是一种膜整合蛋白, 通过与Apo AⅠ结合, 促进细胞内胆固醇流出, 形成圆盘状的新生HDL[3] (图1) .我们的研究[4]证明, Apo AⅠ能稳定ABCA1, 上调其表达, 不仅增加细胞内胆固醇流出, 减少胆固醇聚集, 也有利于新生HDL的形成, 提示Apo AⅠ与HDL的抗动脉硬化作用密切相关.卵磷脂胆固醇酰基转移酶 (lecithin cholesterol acyltransferase, LCAT) 能酯化新生HDL颗粒表面的胆固醇 (图1) , 使之形成疏水性的CE转入HDL颗粒核心, CE不断聚集即形成成熟的球形HDL.Apo E作为成熟HDL颗粒的重要组成成分, 促进HDL与胆固醇结合, 使HDL更易被肝脏识别, 有利于肝脏清除富含胆固醇的HDL (图1) .而B类Ⅰ型清道夫受体 (scavenger receptor class B typeⅠ, SR-BⅠ) 是第一个被证实的细胞表面HDL受体, 能促使HDL-CE进入肝脏分解代谢[5] (图1) .由此HDL就将肝外细胞释放的胆固醇转运至肝脏, 从而防止胆固醇在血中聚积, 减少动脉硬化的发生.此外, HDL中还包含抗氧化成分及血浆脂质代谢相关酶类, 如胆固醇酯转移蛋白 (cholesteryl ester transfer protein, CETP) 、磷脂转移蛋白 (phospholipid transfer protein, PLTP) 和对氧磷酶1 (paraoxonase 1) 等, 都与HDL的代谢及功能密切相关.

CETP属于脂转移/脂多糖结合蛋白家族成员, 是一种疏水性的糖蛋白, 能够介导CE和TGs在HDL与低密度脂蛋白 (low density lipoprotein, LDL) 或极低密度脂蛋白 (very low density lipoprotein, VLDL) 之间的交换, 从而调节血浆HDL的浓度、组成和颗粒大小[6] (图1) .有研究发现CETP缺乏不仅造成大颗粒HDL的出现, 还会导致严重的高HDL-C水平现象[7].PLTP与CETP同属于一个蛋白质家族, 主要介导HDL和VLDL间及不同的HDL颗粒间磷脂的转移 (图1) .CETP作用产生的富含TG的HDL可以作为肝酯酶 (hepatic lipase, HL) 的作用底物, HL由肝细胞合成, 能水解HDL2b中的TGs, 使之转变成HDL3 (图1) .HL缺乏将导致HDL颗粒中TGs富集及HDL-C水平升高[8].内皮酯酶 (endothelial lipase, EL) 主要水解HDL中的磷脂, 促使HDL2向HDL3转化 (图1) , 而脂蛋白酯酶 (lipoprotein lipase, LPL) 主要参与VLDL和HDL之间载脂蛋白和磷脂的转换 (图1) , 二者都通过影响HDL代谢来调节HDL-C水平的变化.

DL:高密度脂蛋白;HL:肝酯酶;EL:内皮酯酶;AⅠ:载脂蛋白AⅠ;AⅡ:载脂蛋白AⅡ;E:载脂蛋白E;C:载脂蛋白C;FC:游离胆固醇;BCA1:三磷酸腺苷结合盒转运体A1;CETP:胆固醇酯转移蛋白;LCAT:卵磷脂胆固醇酰基转移酶;PLTP:磷脂转移蛋白;LPL:脂蛋白脂酶;DL:低密度脂蛋白;VLDL:极低密度脂蛋白;SR-BⅠ:B族Ⅰ型清道夫受体;LDLR:LDL受体;LRP:LDL受体相关蛋白.

2 HDL-C水平相关的遗传学研究

影响HDL水平的因素大致可以分为两类, 即遗传性因素和环境性因素.流行病学研究显示, 性别、年龄、肥胖、吸烟、饮酒、饮食、体育运动、药物或其他代谢异常 (如胰岛素抵抗及肝脏疾病) 等环境性因素会影响HDL-C水平, 其中, 肥胖与血浆HDL-C水平的降低关系最为密切.有数据表明体重每减少1 kg, 血浆HDL-C水平增加3.5 mg/L, 原因可能与LCAT和LPL活性增强及RCT过程的改善有关[9].饮酒同样影响HDL-C水平, 每天摄入酒精30~40 g或40 g以上会增加HDL-C含量, 其原因可能是ABCA1、Apo AⅠ和PON1水平增加, CETP水平降低以及酒精的心脏保护作用等导致HDL-C水平的改变[9].虽然环境性因素对HDL-C水平的影响不容忽视, 但研究已经证明血浆HDL-C具有显著的遗传基础[10], 且其遗传十分复杂, 可能是单基因遗传或多基因遗传的综合效应, 提示遗传性因素是HDL-C水平高低的决定性因素.

2.1 HDL-C的单基因遗传学研究

2.1.1 低HDL-C水平相关的单基因缺陷.

最常见的低HDL-C相关的遗传病是家族性低脂蛋白血症 (familial hypoalphalipoproteinemia, FHA) , 表现为HDL-C、Apo AⅠ含量降低及早发性CAD.研究表明, ABCA1基因变异与FHA密切相关[11], 但HDL-C水平降低则是多种遗传因子的共同作用.

a.ABCA1.ABCA1基因定位于9q31染色体上, 其突变引起丹吉尔病 (Tangier disease) , 即家族性脂蛋白缺乏症, 这是一种罕见的常染色体隐性遗传病, 以HDL-C及Apo AⅠ水平显著降低为主要特征, 同时伴有TGs水平增加和LDL-C水平降低[12].ABCA1突变即ABCA1途径缺失使细胞内胆固醇不能转运至贫脂或无脂的Apo AⅠ, 导致新合成的Apo AⅠ迅速降解, HDL水平低下, 外周细胞胆固醇严重蓄积.根据胆固醇蓄积的不同组织及部位, 其临床症状表现为橙-黄色扁桃体增生、肝脾肿大、角膜浑浊, 皮肤呈非特异性丘疹或黄瘤样病变, 在大脑则导致淀粉样蛋白蓄积, 与阿尔兹海默病的发生密切相关, 血液学检测发现有白细胞及血小板减少现象[13] (表1) .ABCA1突变的杂合子可能引起FHA, 表现出HDL-C水平下降及大颗粒HDL减少, 这主要由于胆固醇流出量减少仅为正常水平的50%, 而胆固醇流出的下降往往又导致颈动脉内膜内侧增厚, 并可引起CAD的发生[14].

b.Apo AⅠ.染色体畸变或缺失等会导致Apo AⅠ完全性缺乏, 引起HDL-C水平显著降低及早发性CAD, 其显著特征表现为患者血浆中无Apo AⅠ, 但LDL-C和TGs含量正常, 并伴有黄瘤及角膜浑浊症状 (表1) .Apo AⅠ基因突变杂合子血浆中HDL-C及Apo AⅠ水平是正常者的一半, 但并无明显的临床症状[13].Apo AⅠ基因变异的影响多样, 多项研究证实Apo AⅠ基因变异相比其他基因的变异更容易引起早发性CAD (表1) , 但也有调查发现Apo AⅠ突变体人群中老年人并无CAD症状, Apo AⅠ的两种突变体 (Apo AⅠparis和Apo AⅠmilano) 能降低心血管疾病的危险率[15], 赵庆伟等[16]还发现Apo AⅠ启动子的一种常见变异 (-75G/A) 能增加HDL-C水平, 但具体机制还未完全阐明.

c.LCAT.LCAT完全性缺乏导致家族性LCAT缺陷 (familial lecithin-cholesterol acyltransferase deficiency, FLD) , 而LCAT部分缺乏, 即仅HDL中LCAT缺陷则导致鱼眼病 (fish-eye disease, FED) (表1) .LCAT分为-LCAT和-LCAT两类, -LCAT活性作用于含Apo B的载脂蛋白, -LCAT活性则作用于HDL.FLD表现为两种LCAT活性缺陷, FED仅表现出-LCAT活性缺陷[17].研究已经鉴定出多种LCAT突变体, LCAT缺乏导致血浆及外周组织中游离胆固醇不能转变成CE而显著增加, 使得成熟HDL颗粒无法形成, 血浆中圆盘状HDL、Apo AⅠ清除加快[18], 因而HDL-C及Apo AⅠ水平降低, 同时TGs水平升高, LDL-C水平降低, 红细胞中胆固醇含量增加诱发溶血性贫血, 此外还有角膜浑浊、肾功能不全等临床症状[13] (表1) .LCAT突变杂合子临床表现正常, 但常表现出低LDL-C水平现象.

d.LPL.LPL缺乏导致Ⅰ型高脂蛋白血症, 又称家族性乳糜微粒血症, 是一种比较罕见的常染色体隐性遗传病, 由于乳糜微粒和VLDL蓄积, 导致严重的高甘油三酯血症, 而LDL-C及HDL-C水平则极低, 临床表现为肝脾肿大、黄瘤、急性胰腺炎的循环发作等[19] (表1) .LPL突变杂合子中TGs水平升高, HDL-C水平降低[14].LPL的活性通常与HDL水平呈正相关, LPL缺陷个体中由于LPL不能激活而损伤无脂或贫脂前体的产生及成熟, 导致HDL-C水平降低[20].LPL与胆固醇流出活性也呈正相关, 有研究表明LPL缺陷导致胆固醇流出明显减少, 但CAD的发生率并未提高[21] (表1) , 提示LPL对动脉硬化的发生可能具有双重作用, 有待深入研究.

2.1.2 高HDL-C水平相关的单基因缺陷.

血浆HDL-C水平降低是CAD的危险因素之一, 但高HDL-C水平并不一定具有心血管保护作用, HDL-C水平升高会引起的家族性高脂蛋白血症, 主要表现为HDL-C水平高于正常同龄同性别人群HDL-C水平的90%, 有家族性高HDL-C史.引起家族性高脂蛋白血症的遗传因子很多, 但大多数易感基因还未证实.

a.CETP.CETP基因突变引起CETP缺乏, 显著升高HDL-C水平, 杂合子中HDL-C水平仅少量升高, LDL-C水平大体正常.CETP在HDL由大颗粒重构为小颗粒的过程中发挥重要作用, 在高甘油三酯血症条件下, CETP转移TGs的效率提高, 导致HDL颗粒中TGs积蓄加快, 而胆固醇相应减少, 这种HDL颗粒会迅速被肾脏清除, 引起循环中HDL-C水平降低;而缺乏CETP导致HDL2中的CE不能转移至VLDL, 进而HDL-CE含量升高, 即大颗粒的HDL2含量增加, 但Apo AⅠ和Apo AⅡ水平降低[22,23] (表1) .CETP缺乏是造成高脂蛋白血症的最主要原因, 但其与CAD的关系还存在争议 (表1) , 有研究显示CETP缺乏的患者CAD发生率降低[24], 但有报道表明CETP缺乏而增加的HDL-C存在功能障碍[25], 也就不具有相应的心血管保护作用.

b.HL.人类肝酯酶基因 (LIPC) 位于15q21-23染色体, LIPC突变可能是一种常染色体隐性遗传, 极为罕见.HL缺失患者表现为Ⅲ型高脂蛋白血症, 以严重的高甘油三脂血症为主要临床特征, 胆固醇及中密度脂蛋白水平也明显升高[13].该病患者表现出血浆HL活性显著降低, HDL-TG大量增加, HDL-C、Apo AⅠ水平、大颗粒HDL水平增加, 以及脂蛋白残粒分解代谢异常[26] (表1) .LIPC突变杂合子并不表现出脂蛋白代谢异常.HL缺失患者伴有早发性CAD, 可能由于致动脉粥样硬化脂蛋白含量增加所致 (表1) .最新研究表明, HL缺失可能导致动脉硬化易感性增加[27], 但HL对动脉粥样硬化的具体作用还有争议, HL活性过高或过低都可能提高动脉粥样硬化的发生率.

2.2 HDL-C的多基因遗传学研究

通过先前的研究已经成功鉴定出多种影响HDL-C水平的易感基因, 但HDL-C水平的变化往往不是由于单个基因变异导致, 而是多个基因综合作用的结果, 因此, HDL-C的多基因遗传学研究十分必要.目前主要的研究手段分为两大类:候选基因关联分析及全基因组研究, 前者主要采用基因关联和筛查测序的方法, 后者主要以全基因组关联 (GWA) 研究为主.

2.2.1 候选基因分析研究.

候选基因研究采用基因关联或筛查测序的方法, 以假说为基础, 综合流行病学、病因学, 通过结合组织表达特异性、功能分析及与已知功能基因的同源比较, 搜寻可能与其发病有关的候选基因, 进而确认基因内或邻近基因中引起这些基因功能或表达改变的突变, 或对引起功能改变的突变形成连锁不平衡的多态性进行关联研究, 是研究多基因疾病与遗传因素之间可能致病通路的第一步.全基因连锁扫描HDL-C水平及其相关特征 (如Apo AⅠ和Apo AⅡ水平) 已经应用于FHA以及不同种群的家族样本.

2002年Yamada等[28]在《新英格兰医学杂志》 (New England Journal of Medicine) 上发表的对心肌梗死 (myocardial infarction, MI) 遗传因素的研究中, 首先就71个候选基因共112个多态性进行测序筛查及回归分析选出19个相关的遗传多态性, 再对其开展进一步的大样本量研究, 最终成功鉴定出3种基因多态性与MI风险性显著相关, 表明候选基因分析在多基因疾病遗传因素研究及风险性预测方面的重要作用.通过以往的研究已经鉴定出影响HDL-C水平的易感基因, 其中CETP、LPLPL和LIPC的变异最为常见.新近研究发现LIPC启动子250G/A突变可能导致HDL-C水平升高[29].全基因组单核苷酸多态性 (single nucleotide polymorphism, SNPs) 相关比较研究及早期的候选基因研究进一步揭示了LIPC基因的SNPs与高HDL-C水平相关, 研究显示LIPC启动子SNP (rs1800588) 能使HDL-C浓度增加15 mg/L[30].对大量高HDL-C水平受试者的数据统计得出CETP的3种变异体rs708272、rs5882和rs1800775[31], 说明CETP基因变异对HDL-C水平也有重要影响.候选基因研究还发现LPL的7种SNPs与HDL-C水平有密切联系, 其中4种SNPs有很强的连锁不平衡性[32], 且rs328能增加HDL-C, rs268及rs1801177则导致HDL-C减少.

PLTP和EL都与HDL的重构密切相关, 动物实验证明PLTP缺乏导致HDL-C水平下降, 但在低HDL-C的人群中PLTP突变并不常见.Aouizerat等[33]研究显示, 已发现PLTP的4种错义突变中仅有一种突变 (R235W) 导致其转移活性降低, 与低HDL-C水平相关;其研究还鉴定出PLTP基因内含子的一种SNP (rs2294213) 能升高HDL-C水平, 这一结果在Engler等[34]的研究中也得到了进一步验证.生化和动物实验都已证明EL缺乏和过表达会影响HDL-C水平.近期的一项研究发现抑制编码EL的基因LIPG可能是增加HDL-C水平的有效途径[35].体外脂肪酶活性检测也表明高HDL-C变异体中EL活性降低, 进一步证实EL对HDL-C的影响.此外, 我们对HDL生成的限速基因ABCA1的研究中发现, 其存在的一种常见变异R219K与HDL-C水平降低有关, 且ABCA1R219K不同基因型和等位基因频率分布存在种族和个体差异[36], 提示对不同种族人群HDL-C水平相关的遗传学研究中, 应同时考虑不同基因型和等位基因频率分布的影响.

Apo A1-C3-A4-A5基因簇也是HDL-C相关的候选基因, 其位于11q23染色体上, 其中Apo A5和Apo C3都主要存在于HDL及富含TGs的颗粒中, Apo A5能激活LPL, 而Apo C3则抑制LPL活性.已证明Apo C3基因座与HDL-C水平有关, 但相关研究结果存在争议, 而Apo A5的多数基因突变都引起HDL-C水平降低, 新近研究中证实Apo A5基因-3A/G SNP能影响血脂水平, 导致HDL-C水平下降[37].Apo E也能影响HDL-C水平, 其中Apo E2基因突变增加HDL-C水平, 而Apo E4的突变体则降低HDL-C水平[38].最近有研究就Apo A1-C3-A4-A5基因簇和它们的单体型与血脂水平的关系进行探讨, 发现所研究的5种SNPs构成的单体型比单个的SNP可解释更多的血脂参数异常, 提示分析血脂相关基因单体型与血脂水平的关系更有临床价值[39].

近期Peloso等[40]研究发现2种低HDL-C水平的新型易感基因, 即编码吞饮受体 (cubilin, CUBN) 和视黄醇类X受体 (retinoid X receptor, RXRA) 的基因, 分别对应的2种突变体rs7893395和rs11185660, 会引起HDL-C增加和CAD发生率提高.其研究还进一步证实P选择素 (P-selectin, SELP) 基因变异可通过影响HDL-C水平而引起CAD危险性提高[40].调节HDL代谢的另一种新型基因WWOX编码的蛋白包含两个N端的WW结构域和一个C端的短链氧化还原酶位点.有研究证明[41], Wwox缺乏的小鼠类固醇合成途径受损, 且血清脂质水平异常, 表现出高胆固醇血症, 四周龄时就出现死亡, 但Wwox影响HDL-C水平的具体机制还未阐明, 有待进一步研究.

此外, 有报道证实内皮缩血管肽-1 (EDN-1) 第198个密码子处发生氨基酸替换 (赖氨酸替换为天冬氨酸) 产生的变异体rs5370与HDL-C水平相关[42].SR-BI也是候选基因研究的热点, 动物实验证明它能影响HDL-C水平及对CAD的敏感性, 已经鉴定出几种SR-BI基因的突变, 该突变往往导致HDL-C水平升高和LDL-C水平降低[43], 但不同突变体的作用不尽相同, 还与性别等因素相关.

2.2.2 全基因组关联研究.

全基因组关联 (genome-wide association, GWA) 研究是指在全基因组层面上, 开展多中心、大样本、反复验证的基因与疾病的关联研究, 是通过对大规模的群体DNA样本进行全基因组高密度遗传标记, 如SNP或拷贝数变异 (copy number variants, CNV) 等分型, 从而寻找与复杂疾病相关的遗传因素的研究方法.其中最小等位基因频率 (minor allele frequency, MAF) , 已广泛应用于复杂疾病的GWA研究, 它通常是指在给定人群中不常见的等位基因发生频率.在关联研究中, 较小的MAF将会使统计效能降低, 通常在研究人群中罕见突变与疾病的关联时通过加大样本量的方法来弥补MAF降低所带来的统计效能的损失, 已知MAF还能估算样本量或检验效能, 并确定基因型频率.与以往的候选基因研究策略不同, GWA研究不需要在研究前构建任何假设, 但关联分析的结果往往需要进一步的功能验证, 如等位基因的不平衡表达 (allelic expression imbalance, AEI) 等才能更好地解释致病机制.

2007年Helgadottir等[44]在《科学》 (Science) 杂志上的报道以白种人样本为基础, 第一阶段应用基因芯片进行大样本量的全基因组扫描, 筛选CAD相关位点, 然后就其中最显著位点进行重复验证及精确定位, 得出9p21是CAD相关的易感位点.同时一系列有关肥胖、冠心病以及相关表型如TG、HDL-C等的GWA研究也被陆续报道, 显示出GWA研究在复杂疾病易感基因定位及发掘相关新型基因变异上的巨大潜力.目前, GWA研究已经鉴定出许多血浆脂质及脂蛋白异常的易感基因, 但多以欧洲白种人为研究对象, 近期Liu等[45]选取其中9个基因座进一步分析, 证实GWA研究中得到的脂代谢相关变异在中国的汉族人群中也起重要作用, 且其中的4种突变体 (rs326, rs1800588, rs3764261, rs4420638) 与HDL-C水平相关.最近Manichaikul等[46]进行的同期组群GWA研究发现CETP突变体 (rs247617) 与HDL-C水平升高的关系极为密切.Sarzynski等[47]对GWA研究为基础的3种候选基因 (CETP、LIPC、LPL) 进行检测, 发现CETP的一种突变体rs3764261对HDL-C水平变化的影响最为显著 (表2) , 提示CETP基因的多种突变都能影响HDL-C水平, 可能成为相关疾病防治的重要靶点.

脂肪酸去饱和酶 (fatty acid desaturase, FADS) 基因簇FADS1-2-3可影响HDL-C水平 (表2) , 该基因座的SNPs能调节FAD1和FAD3的表达, 二者表达增加导致HDL-C水平升高及TGs水平降低[48].由于FADS与多不饱和脂肪酸 (polyunsaturated fatty acids, PUFA) 生物合成途径相关, 饮食中的-3PUFA, 作为FADS1的底物也可降低血浆中的TGs, 增加HDL-C, 有研究显示通过此机制还能降低肝脏VLDL和TGs水平[49].此外, GWA研究也对ABCA1、LCAT、PLTP、LPL、LIPC、Apo A1-C3-A4-A5等许多已知HDL-C相关基因进行了验证[50,51], 有助于我们全面了解各个基因对HDL-C水平的影响.

血管生成素样蛋白4 (angiopoietin-like protein 4, ANGPTL4) 作为一种分泌蛋白, 能使LPL由具有催化活性的二聚体变为无活性的单聚体, 从而抑制LPL活性, 其在小鼠体内的过表达能引发严重的高甘油三酯血症.研究发现ANGPTL4的E40K变异体与低TG、高HDL水平密切相关[52] (表2) .ANGPTL4也可作为血清中的一种激素, 通过LPL外的其他机制影响HDL-C水平.

还有研究发现肝细胞核因子4 (hepatocyte nuclear factor 4, HNF4) 的一种低频非同义变异体rs1800961对HDL-C也有极其重要的影响[48] (表2) .HNF4能调控多种脂质代谢相关基因的表达, 包括载脂蛋白、固醇合成酶及胆汁酸转运体等.小鼠HNF4的靶基因突变降低LDL-C和HDL-C水平, 并导致小颗粒HDL及贫脂型的出现[53];人类HNF4的靶基因突变引起Ⅰ型青少年发病的成人型糖尿病 (maturity onset diabetes in young, MODY) [54], Ⅰ型MODY是Ⅱ型糖尿病 (type 2 diabetes mellitus, T2DM) 的一种早发性常染色体显性疾病, 患者血清Apo AⅠ、Apo AⅡ和HDL-C水平降低.

Aulchenko等[55]的研究中发现, 2种新型基因 (CTCF-PRMT7和MADD-FOLH1) 与HDL-C水平相关, 其多种SNPs都导致血浆HDL-C水平发生变化.GALNT2基因编码N-乙酰半乳糖氨基转移酶2的合成, 也是GWA研究确定的一种新型HDL相关基因, 研究发现其首个内含子的SNPs与HDL-C和TGs水平相关[56] (表2) .GALNT2在脂质代谢中通过蛋白质糖基化间接影响HDL-C和TGs.有研究表明, GALNT2在肝脏中的过表达使HDL-C水平降低, 相反GALNT2敲除则剂量依赖性地使HDL-C水平增加[57], 但其具体机制尚未阐明.

期一项GWA研究[47]又得到MVK和MMAB2种新型候选基因与HDL-C水平密切相关, 二者定位于染色体12q23~24, MVK编码甲羟戊酸激酶, 催化类异戊二烯生物合成途径的早期过程;MMAB编码钴胺素腺苷转移酶, 在腺苷钴胺素合成中发挥作用.研究中通过检测与已知基因的AEI相关性证明, 在此基因座处MMAB基因对HDL-C水平的影响更为显著 (表2) , 但二者在HDL代谢中的确切功能还有待研究.此外, MVK和MMAB2种基因都受固醇应答元件结合蛋白 (sterol regulatory element-binding proteins, SREBP) 调控, 最新研究[58]已经证实SREBPF基因存在一种错义突变 (P111L) 能引起HDL-C水平的下降.

第9篇：遗传学研究范文

摘　要　疟原虫产生抗药性是疟疾防治中遇到的主要难题之一。抗叶酸类抗疟药的抗药性机制已基本搞清，与其作用靶酶二氢叶酸还原酶或二氢蝶酸合成酶基因点突变相关。喹啉类药物抗性影响因子尚不完全清楚。恶性疟原虫5号染色体上的多药耐药基因1及7号染色体上的cg2基因可能是抗性相关基因，但二者都不能完全解释抗性，尚待深入研究。

疟疾的流行至今仍然十分广泛，遍及全球90多个国家和地区，20亿人面临感染疟疾的危险。据统计，全球每年有3亿～5亿疟疾病例，导致150万～270万人死亡，其中100万是居住在非洲的5岁以下儿童［1］。人类在长期实践过程中筛选了大量防治疟疾的药物，但是，自从50年代末在东南亚和南美洲分别发现恶性疟原虫对氯喹产生抗药性以后，抗氯喹恶性疟迅速扩散蔓延，抗药性程度不断增加，并且从单药抗药性向多药抗药性发展。我国的海南、云南和广西等省、自治区也有抗药性疟疾的流行。目前，疟原虫对几乎每一种抗疟药都产生了抗性，疟疾防治形势非常严峻，迫切要求我们尽快搞清抗药性产生的机制，以便采取措施防止或逆转抗药性的发生并指导新药研究。近年来，分子生物学技术的发展及学科渗透大大推动了疟原虫抗药性机制的遗传学研究，本文就抗叶酸制剂及喹啉类药物抗性的分子机制作一综述。

1　抗叶酸制剂抗性的分子机制

1.1　二氢叶酸还原酶（DHFR）基因

乙胺嘧啶和环氯胍都是二氢叶酸还原酶抑制剂。研究表明，恶性疟原虫对两药产生抗药性都与DHFR基因点突变相关，但二者存在差异［2,3］。迄今为止，共报道了6个DHFR基因编码区变异：108位SerAsn或Thr,51位AsnIle,59位CysArg,16位AlaVal,164位IleLeu。单一点突变所致DHFR108位Ser变异成Asn即可产生乙胺嘧啶抗性，但对环氯胍的反应性仅稍有降低。对乙胺嘧啶产生高度抗性则需其他位点突变共存，包括51位AsnIle和（或）59位CysArg。而与环氯胍抗性相关的变异是DHFR108位SerThr伴随16位AlaVal，同样，该抗性株对乙胺嘧啶的敏感性变化不大。

另外，在对乙胺嘧啶和环氯胍交叉耐药的恶性疟原虫中发现存在多个位点变异：DHFR164位IleLeu,108位SerAsn,59位CysArg和（或）51位AsnIle。由于仅包含Asn-108和Arg-59变异的原虫分离物不具有环氯胍抗性，因此，认为Leu-164变异在疟原虫对两药产生交叉抗性的机制中起重要作用［3］。

1.2　二氢蝶酸合成酶（DHPS）基因

磺胺类药是二氢蝶酸合成酶抑制剂。研究发现，正是由于磺胺类药作用的靶酶DHPS基因点突变，使得酶活性中心结构域形状改变，因而降低了对药物的敏感性。体外低叶酸条件下实验表明［4］，与磺胺多辛易感性降低相关的DHPS氨基酸变异主要包括581位AlaGly,436位SerPhe伴随613位AlaThr/Ser,以及436位SerAla,437位AlaGly。

磺胺多辛通常与乙胺嘧啶合用于治疗恶性疟疾。对两药联用的体外研究揭示，疟原虫对乙胺嘧啶的易感性决定着两药协同作用的效果［5］。体内研究也发现［6］，前面所述的DHFR变异类型均存在并与抗性程度相关，而DHPS基因突变与抗性的发生没有明显相关性，仅在抗性程度较高的玻利维亚地区可见Gly-581高度流行,Gly-437和Glu-540的发生与用乙胺嘧啶-磺胺多辛治疗失败率相当，这可能由于体外研究中叶酸和PABA水平不同于体内。另一种解释是Ala-436的变异可能仅在低度抗性时出现，且不与高度抗性时的变异Gly-437,Glu-540和Gly-581共存。因此推测，DHPS变异在临床乙胺嘧啶-磺胺多辛抗性的产生中不起主导作用。

我们能够肯定，体内乙胺嘧啶-磺胺多辛抗性与DHFR基因突变相关，然而在抗性疟流行区治疗失败率并不像突变发生率那样高，提示体外研究发现的三种变异Asn-108，Ile-51和Arg-59不能完全解释体内高度抗性。在玻利维亚的高度抗性病例中曾发现Leu-164及另外两个新的变异Arg-50和插入30-31位间的玻利维亚重复区高度流行，提示这些变异可能是在抗性发展的较高时期产生的，关系到治疗的成败。据此Plowe等［6］提出假设，体内乙胺嘧啶-磺胺多辛抗性程度分级RⅠ,RⅡ,RⅢ正是基于DHFR和DHPS基因突变的不断积累。由于现实中恶性疟原虫感染的复杂性及宿主免疫与叶酸水平的影响，事实上所检测到的抗性突变往往是交叉重叠的。

总之，关于抗叶酸制剂的抗药性分子机制已基本搞清。因此，我们可以根据特有的突变类型，运用分子生物学的方法，进行大规模的流行病学研究，这对于鉴定某一疟疾流行区的药物敏感性，从而指导临床用药具有重要意义；同时也可指导新药设计及临床药物联用，以最大限度地减少药物抗性的发生。

2　喹啉类药物抗性的分子机制

氯喹曾经是使用最广泛的抗疟药，由于抗性的发展及传播，在大部分地区已不再具有以往的效力。影响抗性机理最终阐明的重要因素是喹啉类药物作用机制还不十分清楚。不同地区的研究者报道关于氯喹抗性的一个共同特征是：抗氯喹虫株较敏感性虫株药物聚集水平降低了。因此，氯喹的转运和聚集不仅对其发挥抗疟活性是必需的，而且与抗性表型密切相关，提示喹啉类药物抗性产生可能与其作用方式没有直接关系，这与抗叶酸制剂不同。

2.1　恶性疟原虫多药耐药基因（pfmdr1和pfmdr2）

研究发现，维拉帕米（一种钙通道阻滞剂）可逆转氯喹抗药性，促使人们考虑氯喹抗性可能与哺乳动物肿瘤细胞多药抗药性（MDR）表型相似［7］。研究表明，肿瘤细胞产生MDR是由于一种ATP依赖性的、与药物外排相关的蛋白过量表达所致，称为P-糖蛋白，它定位于细胞表面，与许多不同类型的化合物有亲合力［8］。在此基础上，Krogstad等［9］发现抗氯喹株原虫较敏感株排出氯喹的速率快40～50倍，且这种排出是能量依赖性的，并可被能量缺乏及ATP阻断剂抑制。但是也有研究显示,抗氯喹株与敏感株药物外排率相等［10］；二者药物聚集量的差别是由于最初的药物摄入速率不同所致［11］。

哺乳动物MDR表型通常伴有mdr基因的扩增，导致其产物P-糖蛋白表达增加［8］。对恶性疟原虫基因的研究表明也存在mdr基因同系物，以pfmdr1和pfmdr2为主［12，13］。目前尚无证据表明pfmdr2及其表达产物与氯喹抗性有关，而有相当多的研究认为pfmdr1与抗药性机制相关。

Pfmdr1编码一个相对分子质量约162的蛋白，称为P-糖蛋白同系物1（Pgh1）。早期研究表明，在一些抗氯喹株中存在pfmdr1扩增［12，13］。免疫荧光及免疫电镜技术观察pfmdr1蛋白产物，发现Pgh1在红内期表达，主要定位于食物泡膜上，这与它可能充当氯喹转运蛋白的角色一致，但是定量分析不能确认Pgh1过表达与抗药性相关［14］。

Foote 等［15］对pfmdr1基因3′多态性及等位基因变异分析表明，pfmdr1突变与氯喹抗性表型相关，并提出存在两种类型抗性相关等位基因，一种可致单一氨基酸变异86位AsnTyr，为K1型；另一种则导致三种氨基酸变异，1034位SerCys、1042位AsnAsp和1246位AspTry,为7G8型。这可能分别代表着最早在东南亚和南美洲出现的氯喹抗性类型。以此为基础，运用单盲法研究，曾正确地预测了36份样品中的34份的药物易感性。Adagu等［16］的研究也表明86位Tyr突变与氯喹抗性相关。但是，同时有些研究不能得到相同的结果。这提示可能pfmdr1不是唯一的控制抗性的基因。

氯喹抗性与pfmdr1的关系尚不明确，从选自氯喹抗性亲代的甲氟喹抗性株中却发现有pfmdr1的扩增，并且虫株对甲氟喹抗性增加的同时对氯喹的易感性增加了［12］。Barnes等［17］的研究表明，随着原虫对氯喹抗性的增加，pfmdr1基因拷贝数减少，甲氟喹易感性增加，这无疑加强了pfmdr1扩增与甲氟喹抗性的关联。因此推测pfmdr1扩增可能与氯喹高度抗性是不相容的，Pgh1的功能可能是促进对氯喹的易感性。

将pfmdr1基因转染于异源表达系统中国仓鼠卵巢细胞（CHO），使其表达恶性疟原虫Pgh1，发现Pgh1表达伴随有能量依赖性的药物摄入增加［18］，而且Pgh1就定位于转染的CHO细胞溶酶体上，经测定，发现转染细胞溶酶体内pH值有所下降，认为氯喹聚集增加可能是溶酶体酸化的结果，推测pfmdr1可能编码一种液泡氯化物通道。当CHO细胞被携带有7G8型1034和1042位突变的pfmdr1基因转染时，则发现氯喹易感性丧失，细胞聚集药物及酸化溶酶体的能力减弱，这就从某种意义上证实了关于Pgh1促进氯喹易感性的推测。但这仍不足以解释抗性。Ritchie等［19］发现源自氯喹抗性亲代的卤泛曲林抗株表现对卤泛曲林、甲氟喹和奎宁敏感性降低而对氯喹敏感性增强，却未检测到任何pfmdr1基因序列或拷贝数及Pgh1表达的变化。

很明显，关于pfmdr1与喹啉类药物抗性的关系仍有很大疑问，可能抗性的发生有一定的地理学基础，而寻找某个单一的基因来解释抗性本身过于简单化，氯喹抗性发生的缓慢及复杂性也不支持单基因决定抗性的假设。

2.2　cg1基因和cg2基因

早在90年代初，Wellems等［20］从一次遗传杂交试验中发现疟原虫抗氯喹表型以孟德尔方式遗传，亲代pfmdr1基因不与子代药物反应表型分离。对杂交子代进一步观察发现氯喹抗性表型与恶性疟原虫7号染色体上约400 kb的区域相关而不是5号染色体的pfmdr1基因。这一区域包含80～100个基因，对该区域进行大量的分析研究后［21］，确定36 kb的片段与氯喹抗性表型相关，并鉴定了2个候选基因：cg1和cg2。对采自东南亚和非洲大量的抗氯喹株检测结果表明，cg1尤其是cg2基因多态性与氯喹抗性显著相关，但不排除cg1与cg2协同参与了抗性。不过，对南美洲抗氯喹株的检测没有得到同样结论。运用免疫电镜技术观察到CG2蛋白定位于原虫周围液泡、食物泡及囊泡结构形成的外膜复合物上，暗示CG2可能是一种转运蛋白。然而检索序列数据库未发现CG2与任何已知离子通道或转运蛋白同源。

Sanchez等［22］认为在氯喹抗性过程中，有转运分子在起作用，一个Na+/H+交换蛋白（NHE）可能调控着氯喹的摄取。已证实恶性疟原虫以一种热敏感的可饱和的方式主动摄取氯喹，并可被高等真核生物NHE的特异性抑制剂氨氯吡咪竞争性抑制。运用与Su等同样的亲代子代克隆研究发现，氯喹抗性表型与恶性疟原虫NHE的生理生化特征有遗传学关联。因此，Sanchez等［23］推测恶性疟原虫cg2基因可能编码Na+/H+交换蛋白，他们认为两者可能有共同的结构和功能，比如氨氯吡咪结合位点、与NHE离子交换区同源等。但是，Wellems等［24］详细分析了CG2蛋白序列，不支持上述观点。首先，尽管CG2序列有一些疏水性氨基酸，却没有整合膜蛋白的典型特征，疏水性与跨膜区域分析表明，NHE与CG2有显著差别。其次，CG2与NHE离子交换区域不具有同源性，Sanchez等提出的CG2有氨氯吡咪结合位点也没有可靠的根据。此外，如果CG2是一种整合膜Na+/H+交换蛋白，应当定位于胞浆膜上，而不是原虫周围液泡及食物泡上。

Wellems等［24］认为CG2不是转运蛋白，而是通过直接影响氯喹摄入、血红蛋白消化、血红素聚合或血红素与氯喹复合物的毒性作用来调控原虫对氯喹的易感性，但需要进一步的生化实验及蛋白功能研究才能确定其确切机制。

总之，关于喹啉类药物抗性机制已提出了多种理论，虽然每种理论都不能完全解释抗性，但是这些研究对于搞清抗性机制有着重要的意义。随着现代药理学、生物化学及分子生物学的发展，我们有理由相信在不久的将来能够阐明这一问题。

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