基因功能研究方法的新进展

基因功能研究方法进展

第２０卷第４期２００８年８月

生命科学

ＣｌｌｉｎｅｓｅＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓ

Ｖ０１．２０，Ｎｏ．４

Ａｕｇ．，２００８

文章编号：１００４－０３７４（２００８）０４－０５８９—０４

基因功能研究方法的新进展

杜玉梅，左正宏

（厦门大学生命科学学院，厦门３６１００５）

摘要：随着生命科学的发展，研究领域的不断开拓，越来越多的未知新基因和基因的新功能被科学家们发现，研究这些未知新基因的功能和已知基因的新功能成为了极其重要的一项内容。本文对基因功能研究的最新方法进行了介绍。

关键词：基因功能；功能预测；生物信息学

中图分类号：Ｑ．３１；Ｑ７８

文献标识码：Ｂ

Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｒｅｓｅａｒｃｈ

ｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｇｅｎｅｆｕｎｃｔｉｏｎ

ＤＵＹｕ—ｍｅｉ，ＺＵＯＺｈｅｎｇ—ｈｏｎｇ木

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＸｉａｍｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ３６１００５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ

ｔｈｅ

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ

ａｒｅａｓ

ｏｆｌｉｆｅｓｃｉｅｎｃｅｓ，ｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｎｅｗｇｅｎｅｓａｎｄｎｅｗ

ｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｇｅｎｅｓｗｅｒｅｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄ．Ｉｔｗｏｕｌｄｂｅｔｈｅｍａｉｎｔａｓｋｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｇｅｎｅｓｉｎｔｈｅｎｅｘｔｆｅｗｙｅａｒｓ．ＴｈｉｓｒｅｖｉｅｗｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｅｖｅｒａｌｎｅｗｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｅｎｅｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｆｕｎｃｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ

ｏｎ

ｔｈｅｇｅｎｅｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈ．

１９８５年，诺贝尔奖获得者Ｄｕｌｂｅｃｃｏ第一次提出了人类基因组计划和人类基因组测序的可能性。Ｄｕｌｂｅｃｃ０１１１指出，癌症和其他疾病的发生都与基因有关，并指出测定人类整个基因组序列的途径和重要意义［１ｌ。１９９０年，人类基因组计划正式启动，在多国科学家的共同努力下，人类基因组序列图已经

洲的分子生物学实验室（ＥｕｒｏｐｅａｎＭｏｌｅｃｕｌａｒ

Ｂｉｏｌｏｇｙ

Ｄａｔａ

Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＥＭＢＬ）和日本的ＤＮＡ数据库（ＤＮＡ

Ｂａｎｋｏｆ

Ｊａｐａｎ，ＤＤＢＪ）中获得。通过序列分析比较

工具（如ＢＬＡＳＴｎ、ＢＬＡＳＴｘ），可以对基因序列资料中各类信息进行识别和比较，寻找序列之间的同源性，得到序列之间的进化关系，建立基因序列结构和功能的关系。

２基因的时空表达谱分析

完成，生命科学的研究已进入后基因组时代，基因组的研究也从结构基因组学转向功能基因组学。目

前，更大的挑战在于如何确定基因的功能和弄清全部的遗传信息，这将是２ｌ世纪生命科学研究的重要

基因的表达在个体发育的不同阶段以及在个体的不同组织和细胞类型中均不相同，即基因表达的

时空性。因此，在研究一个基因的功能前，要对基因的时空表达谱进行分析，包括ｍＲＮＡ和蛋白质两个水平上的基因表达谱分析。

２．１

领域。

本文将对以下研究基因功能的新技术及其新进

展作一综述。

ｌ基因的生物信息学分析

生物信息学以大规模序列信息产出为基本特征，除了对人类基因的测序外，还包括了多种模式生物体的基因组测序，这些序列可以从美国的基因

ｍＲＮＡ水平的表达谱分析研究ｍＲＮＡ水平的

基因表达谱分析常用的方法有Ｎｏｒｔｈｅｒｎｂｌｏｔ、原位

．

收稿日期：２００８—０３．３０：修回日期：２００８—０４—２４基金项目：国家自然科学基金项目（４０６０６０２７）｝通讯作者：Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｕｏｚｈｅｎｇｈｏｎｇ＠ｘｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

库（ＧｅｎｅＳｅｑｕｅｎｃｅＤａｔａＢａｎｋ，ＧｅｎＢａｎｋ）、基因组序

Ｂａｎｋ，ＧＳＤＢ）、欧

列数据库（ＧｅｎｅＳｅｑｕｅｎｃｅＤａｔａ

万方数据

基因功能研究方法进展

５９０

生命科学第２０卷

杂交、ＲＴ－ＰＣＲ等。Ｎｏｒｔｈｅｒｎｂｌｏｔ可对基因进行特异和定量的检测，但测定效率不高，灵敏度也低，不能检出微小的基因表达量，同时实验中使用的放射性物质对人和环境也有危害。作为一种经典的基因表达量分析方法，Ｎｏｒｔｈｅｒｎｂｌｏｔ依然被广泛地应用。原位杂交技术由美国耶鲁大学Ｇａｌｌ和Ｐａｒｄｕｅ于１９６９年首先创立，广泛用于检测一个特异的ｍＲＮＡ在某一种生物体或者组织、细胞里的具体表达位置，对待测核酸分子进行定性、定量及定位分析。ＲＴ．ＰＣＲ主要有半定量ＲＴ．ＰＣＲ、实时定量ＲＴ．ＰＣＲ以及竞争性定量ＲＴ．ＰＣＲ：半定量ＲＴ．ＰＣＲ操作简

便、快捷，但精确度不高，多用于快速初步分析；

实时定量ＲＴ—ＰＣＲ是近年来新发展起来的，特异性强、自动化程度高；竞争性ＲＴ．ＰＣＲ则是将特异性的目的序列同已知浓度的内标ＲＮＡ一起扩增。通过比较由内标获得的信号和目的模板所获得的信号，确定目的模板的相对含量。

近年来发展了一些新方法，如表达序列标签串

联排列连接（ｔａｎｄｅｍ

ａｒｒａｙｅｄｌｉｇａｔｉｏｎｏｆｅｘｐｒｅｓｓｅｄ

ｓｅ．

ｑｕｅｎｃｅ

ｔａｇｓ，ＴＡＬＥＳＴ）和ＧｅｎｅＣａＵｉｎｇ。ＴＡＬＥＳＴ是

应用含有ＩＩｓ型限制酶位点的寡核苷酸引物，产生在ｍＲＮＡ上固定的短（１６ｂｐ）ＥＳＴｓ。这些ＥＳＴｓ与热变性有关的ＧＣ．锁状标点序列相邻，因此可串联成长阵列，然后通过高通量ＤＮＡ测序识别、分析【２１。

ＧｅｎｅＣａｌｌｉｎｇ法研究的对象是用两种不同限制酶消化

的ｃＤＮＡ样品。用荧光标记的引物扩增、毛细管电泳分离这些标记的片断，然后同时测定每个片断的精确长度。通过电泳比较两个样品中每个点的强度，自动识别不同表达基因的ｃＤＮＡ片段。用大小精确的片段和片段旁侧序列查询特定物种的数据库，得出片段信息，而旁侧序列由限制酶消化而来。查询数据库包括转录子的“ｉｎｓｉｌｉｃｏ”消化片段以及所有预测的基因片段。这种预测称为“ＧｅｎｅＣａｌｌｉｎｇ”，可瞬时显示基因表达差异的临时列表【３】。

２．２蛋白质水平的表达谱分析蛋白质水平上的表达分析的常用技术是Ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔ和免疫组化等。Ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔ与Ｎｏｒｔｅｒｎｂｌｏｔ类似，不仅可以进行定

量分析，而且还能够检测蛋白质的分子质量大小及

其聚体形式。免疫组化是研究细胞内蛋白质定位、定量的重要方法，特异性强、敏感性高、能够准确确定蛋白质是在特定组织中的哪些细胞以及在特定细胞的哪个部位中表达。３基因的功能预测

在对基因功能进行实验验证之前，可先对基因

万方数据

的功能进行合理预测，包括功能学上的预测和结构学上的预测。

３．１利用生物信息学进行功能学上的预测通过信号肽序列预测分析，初步判定基因的亚细胞定位后，可对其蛋白质的基本理化性质，如氨基酸组 …… 此处隐藏：7663字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……