White head Institute 提供的人类物理图谱

xiaoliu

The  Whitehead  Intitute/MIT  Center  for  Genome  Research 是两张基因组范围物理图谱
的最初来源。其中一张是 STS 含量图，内含指定为 YAC 的 10000 多个标记物，以
及一 张含  12000 个 左右 标记 物的放 射性 杂交 图。 Whitehead  所用 的  G4  杂交 板
（Genebridge  4  radiation  hybrid  panel）分辨率为～1Mbp，而以 YAC 为基础作的图
分辨率大约为 200kbp。这些图已经和 Genethon 基因图相结合，产生了一张合图，
在平均 150kb 范围内有 20000 个 STSs。Whitehead 图上大约有一半的标记物是表达
序列，它们在人类转录物图上也会出现。
WI（Whitehead Institute）图可通过网络从 Whitehead Center  for  Genome Research 的
主页上得到。沿着“人类物理图项目”（Human  Physical  Mapping  Project）的链接就
可以得到感兴趣的图，这些图可通过几种方法浏览。选择一系列 pop-up 菜单可以
产生所选染色体的图，选择选项按钮可以综合放射性杂交图、STS 含量图和基因
图。与 Entrez 一样，这些图不是固定不变的。点击一个 STS 或是重叠群，会弹出
关于该图素详细信息的页面。图形式图谱在网址上可按 GIF 或 Macintosh 最初模式
（PICT）下载。Whitehead 网址上还提供了对图谱数据库进行查询的搜索页。这些
搜索数据的链接可按名称、GenBank 通道号、STS 型号、染色体分配进行搜索。另
外，Whitehead 网页也可根据功能关键字搜索制图转录序列，并提供与 NCBI 中的
主转录物图的链接。
Whitehead 也为那些希望建立他们自己的 STS  的研究者提供服务，并将之放在一个
或多个图上，这些服务包括：
一个在线的引物选择程序，引物 3
将一个 STS 放在 STS/YAC 含量图上的服务
将一个 STS 放在放射性杂交图上的服务
Whitehead 图远未完善，对合图进行监督性测试就能显示出在基因图、放射性杂交
图和 STS/YAC 图上的 STSs 位置间存在矛盾。这些矛盾表现在合图上仍存在交叉
线。解释这些图的一个关键点在于理解这些图在可靠性与分辨率水平不一。基因图
骨架在数十兆时能可靠地连接标记物，但在低于约 2 兆时就无法准确解决两个 STS
的顺序问题了。放射性杂交图能够测知约 10Mb 的连接，有效分辨率达～1Mb（更
小的间隔也能排序，但是不可靠性逐步增加）。STS/YAC 图可以测知两个相互间
隔 1Mb 的 STS 的连接，估计分辨力达 100～300kb。理解图谱时头脑中应有这些尺
度上的差异。一般在 1Mb 的范围以下，STS/YAC 图是说明顺序的图谱中最可靠的
一种。
在  STS 含量图中，由于 STS 和 YAC 的不等分布，可靠性也会有地域差异。在
YAC 密集的区域（每一个 STS 有 5 个或更多的 YAC），在排序信息的重要性上，
图谱结果是相对更可靠的。在低密度区，图谱结果中就会有几种同 时可能 替代的
STS 顺序，并会附上数据。假定的错误的反面情况，如图  12.8 中，表示为图中的



空白框。这一点也会严重降低图谱的准确性。最后，因为在所有

YAC

库中都存在

嵌合现象的问题，双键（例如，一对

STS 同时与

2 个或更多

YAC 连接）比单键

（STS 只由 1 个

YAC 连接）更能可靠说明相邻关系。尽管只有在基因图或放射性

杂交图中存在支持性数据时，图上才能构建单键信息，但单由两个

STS 相连形成

的连接仍保留怀疑。这些元素在任何制图区域被详细检查的时候都应考虑在内。
下面的部分介绍如何在  Whitehead 图上，通过 Whitehead 网址安置新的 STS。从
STS 设计和针对 Whitehead 和放射性杂交图进行制图开始。
设计一个 STS，置于 Whitehead 上
设计一个 STS 需要一个高质量的 DNA 序列，至少长达所需的 PCR 产物。为得到
最好的结果，这些序列应不含重复元素和载体序列，并且质量相对高些。任何支持
一个 WWW 浏览器的计算机系统都可以使用该程序，支持 TCP/IP 的网络连接也是
必须的。
首先，将浏览器连到 Whitehead  Genome  Center 的主页。寻找并点击指向  WWW
Primer  Picking 的链接。接着出现一页，在其上方有一个很大的输入框。剪切原始
序列并粘贴到该处，只用粘贴原始序列，不需用名称或其它标记词。这些碱基可以
小写或大写，而白色空格可以忽略。
现在，向下滚动窗口，将  PCR 的条件调至需要值。那些关于盐浓度、温度和产物
大小范围等的默认值均是 WI 所设定的。如果有必要的改变需输入时，按标有 Pick
Primers 键返回一套引物处进行特定设定。这些引物现在在对感兴趣的序列的审查
实验中用得上。通过放大基因组 DNA 中的一条特定带，可以对这些引物的能力进
行经验性鉴定。引物的失败主要与引物扫描区域中的重复元素有关。相反，通过进
行 BLAST 或 FASTA 搜索，再选择引物对，来对输入序列中的重复序列进行筛选
则是 比较明 智的， 如果  STS 成 功地放 大了一 条特定 带，它就 可以与  Whitehead
STS/TAC 含量图或放射性杂交图相联系，被制成图。
与 Whitehead STS/YAC 含量图联系对 STS 制图
一 旦 被 制 出 后 ， 一 个  STS 就 可 以 通 过 对  CEPT  mega-YAC  库 的 扫 描 确 定 在
STS/YAC 含量图上的位置。而对含有超过 30000 个克隆，其中又有 1200 个排列、
板块和柱池（row、plate 和 column  pool）的 YAC 库进行搜索，实在是一件头疼的
任务。可喜的是，几个生物技术公司已经提供了 CEPH  YAC 的复本和（或）筛选
系统，包括 Research  Genetics  Corporation。Whitehead 图就是仅从 YAC 库的后一部
分构建起来的。这意味着库模块中位于 709－972 的范围仍需筛选。STS 接着就可
以用以下步骤放在图上了。
使浏览器连向 Whitehead 的主页，并点击标有 Human  Physical Mapping Project 的链
接以跳 到该组织 的物理制图 页。从这 儿，再找到 并选择“Search  for  a  YAC  to  its

address”，接着出现一页，内有一系列

pop-up

菜单，能用于输入单个

YAC

的地

址、或一个输入单个

YAC 名称的主题栏、或一个能粘贴一列

YAC 地址的大型区

域。后者适用于将多个

YAC

用于研究的时候。在这个地方输入

YAC

列表，再使

用 “plate_row_column” 形 式 ， 这 里 是 用 “_” 号 分 离 板 块 、 排 和 列 这 三 维 （ 如
709_A_1），也可输入多个 YAC 地址，用空格或 carriage 回车隔开。搜索过程输入
格式并不固定，它也可识别多个 YAC 模式（包括 709_a_1 和 709a1）。
当 YAC 表完成后，按 Search 键，得到一个表，列有各个 YAC，其重叠群位置和
染色体分配，以及附近 STS 的位置。这些 STS 位于放射性杂交图和（或）基因图
上。
要理解该搜索结果，应该知道  CEPH 库中相当数量（40－50 ％）的克隆都是嵌合
体，这意味着单个 YAC 可能存在于位于基因组不同部分的重叠群中。由于这个原
因，需要找到多个 YAC 来证明单个 STS 分配到了某一特定重叠群中，或是从其它
方法来证明（比如 FISH，体细胞杂交制图，放射性杂交图制图数据）。
每张图对应输入的一个 YAC 地址，每个表包括已知 YAC 中的 STS 表，以及 STS
制图信息。对于每个 STS，染色体分配、基因图位置和放射性杂交图位置只要已知
就会给出。另外，STS 所属的已命名的重叠群也列成表，这些表中大多数元素是超
文字链接，选择合适的链接可以获得关于一个  STS 或一个重叠群更多的信息。由
于历史原因，许多 STS 有两个重叠群。双链接重叠群（例如由成对 YAC 共有的重
叠群）短一些，在构图的起始阶段中是可创造的更可靠的重叠群，它们可以被放心
地忽略。单个重叠群长一些，在不同方式下也应承认其合理性。