研究新基因的功能
基因功能研究
Probe mixture
Scan with two wave length scanner
Data analysis, finding new gene sequences and differential expression gene
肝癌基因表达谱变化分析 与肝癌的诊断 肝癌的基因调控机理研究 从基因表达谱特征诊断肝癌
基因功能研究的方法
生物信息学－以计算机为主要工具，开发各种软件，对日益增长的DNA、RNA和蛋白质的序 列和结构等相关信息进行收集、储存、发行、提取、加工、分析和研究，同时建立理论模型， 指导实验研究。 基因芯片－已知基因组全部或部分信息，进行的高通量基因功能研究； 差异显示技术－基因组信息知之甚少或未知，但有明确的表型差异样本；包括 mRNA差异显示（mRNA-Differential Display，mRNA-DD）， 抑制性消减杂交（Suppression Subtractive Hybridization，SSH） cDNA代表性差异分析（cDNA Representational Difference Analysis，cDNA-RDA） …… 过表达研究－将一个外源的基因构建于表达载体或病毒载体或由转座子携带，转入特定细胞， 分析基因和特定表型的关联性； RNAi干扰－将一段与靶序列完全配对的双链RNA引入特定细胞，该双链RNA与靶序列结合后， 导致靶序列断裂，进而引起靶序列的降解，从而阻止靶基因的表达，籍此分析基因和特定表 型的关联性； 转基因－将一个外源的基因构建于表达载体或病毒载体或由转座子携带，通过基因工程方法， 使外源基因整合入模式生物的基因组，并且在模式生物体内稳定表达特定外源基因，籍此分 析基因和特定表型的关联性； Knockout or knockdown动物模型－在整体水敲除或敲减特定基因，分析基因和特定表型的关 联性
基因功能研究的新方法
基因功能研究的新方法近年来，随着科技的飞速发展，科学家们对基因功能研究提出了新的方法。
传统的方法主要是通过基因敲除、基因表达调控和蛋白质相互作用等手段，来研究基因在生命过程中的作用。
然而，这些方法存在一些局限性，如不适用于所有基因，无法准确定位基因在细胞中的功能区等。
现在，我们介绍几种新的基因功能研究方法。
一、人工合成基因人工合成基因是一种全新的研究方法，它通过化学合成技术合成人工基因，进而研究其功能。
这种方法相较于传统方法具有以下优势：1. 可以设计和合成任意长度、任何碱基序列的DNA，因此可以快速建立大规模的基因库和基因芯片。
2. 对于难以获取的天然基因，人工合成基因可以用来替代，以便进行功能的研究。
3. 可以通过人工合成的基因来验证生物体内哪些基因是真正发挥作用的。
二、基因启动子的重组基因启动子是控制基因表达的开关。
传统的研究方法是将基因启动子与一个荧光蛋白基因连接起来，然后将其插入到实验生物中，通过观察细胞发出的荧光信号来研究基因启动子的功能。
然而，这种方法只能研究单个基因的启动子，并且无法控制启动子在不同组织或时间点的表达模式。
现在，一种新的基因启动子的重组技术被提出。
这种方法是通过将基因启动子与荧光蛋白基因分别放入两个DNA片段中，然后再将它们组合起来，形成一个完整的“基因启动子荧光蛋白基因”，即可研究这个基因的启动子功能，同时还可以控制这个基因在不同组织和时间点的表达模式，从而更全面地了解基因在生命过程中的作用。
三、CRISPR技术CRISPR技术是目前最为流行的基因编辑技术。
它可以精准地切割DNA，粘贴新的基因或删除基因。
这种技术不仅可以用于基因治疗，还可以用于基因功能研究。
CRISPR技术可以用于体细胞基因编辑或胚胎基因编辑，以快速建立基因敲除或敲入的细胞系，从而研究其变异后的性状，从而探究这些基因在生物体中的功能。
这些新的基因功能研究方法为科学家们提供了更准确和全面的研究手段。
基因功能研究方法浅介
基因敲入方法的设计十分简单， 是一个类似于 普通基因敲除方法的一步同源重组过程。不同之处 在于， 设计打靶载体时， 需将靶基因第一个外显子的 并将新的暂替换基因置于靶基因的 ( 端序列缺失， 调控序列之下， 使其能精确地按照靶基因的调控模 式表达。采用这种方法不仅能用一种基因置换另一 种基因， 而且可以系统地改变基因的结构， 分析其蛋 白产物各功能区的作用。 哺乳动物的 ! % * ， +!, 和 ! % % 基因编码单一 ! 类别的进化上保守并且对胚胎期和后期生长发育至 关重要的转录因子。但对于为什么是 ! % * 的缺失 而非 +!, 或 ! % % 的缺失可以导致淋巴细胞发育停 ! 滞却 不 是 很 清 楚。为 了 了 解 在 哺 乳 动 物 发 育 中 研究者 ! % * 和 +!, - ! % % 特异性功能的分子基础， ! 构建并检验了包括在 ! -% 和 ! &, 外显子中有微小 突变以及用人 +!, 的 <’() 序列取代 ! -% 和 ! &, 外显子的 ! % * 基因敲除突变。结果发现， !% * 基 因编码的蛋白在支持 " 淋巴细胞的发育中起着添 加剂的角色， 此外还发现由 ! % * 内源启动子驱动的 既支持 " 淋巴细胞的发 +!, 能够取代 ! % * 的功能， ［-$］ 育 。
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研究基因功能的方法
研究基因功能的方法
基因功能的研究思路主要包括:
1.基因的亚细胞定位和时空(发育期或梯度药物处理浓度,不同组织/器官)表达谱;
2.基因在转录水平的调控(可以通过genomewalkingPCR或通过已有的资源库寻找该基因的启动子等转录调控区域,通过单杂交或ChIP等技术,寻找该基因的转录调控蛋白)
3.细胞生化水平的功能研究(也就是蛋白蛋白作用复合体的寻找验证,具体方法有酵母双杂交,GSTpulldown,co-IP,BRET,FRET,BiFc等等,对该基因的表达产物做一个细胞信号转导通路的定位)
4.gain-of-function&loss-of-function:也就是分别在细胞和个体水平,做该基因的超表达和knockdown(或knockout),从表型分析该基因的功能.
功能研究应从完整的分子-细胞-个体三个层次研究,综合分析.
关于基因的表达和定位，可以这样去做：
1.mRNA水平检测基因表达：选择表达目的基因的组织/细胞（发育不同时期、机体不同部位、加处理因素...），提取RNA，反转录，做RT-PCR或realtimeRT-PCR，检测基因的表达情况/变化。
（或者以northernblot、Rnaseprotectionassay方法，检测基因的mRNA 表达情况/变化。
）
2.蛋白质水平检测基因表达：选择相应的组织/细胞，以Westernblot、免疫组化（OR免疫荧光)检测目的蛋白的表达。
3.检测目的蛋白的细胞定位：将目的基因克隆至带荧光标签（如GFP）的表达载体，在适合的模式细胞中表达，在活细胞中观察蛋白的细胞定位。
基因编辑新技术的用途
基因编辑新技术的用途目前主要有4种基因编辑新技术的用途，分别为：1、基因功能研究2、基因治疗3、构建模式动物4、改造和培育新品种1、基因功能研究基因敲除是在活体动物上验证基因功能必不可少的逻辑环节，但是传统的基因敲除方法需要通过复杂的打靶载体构建、ES 细胞筛选、嵌合体动物模型选育等一系列步骤，成功率受到多方面因素的限制。
即使对于技术比较成熟的实验室，利用传统技术敲除大鼠或小鼠身上的某个基因一般也需要1 年以上。
基因编辑新技术则不然，敲除基因高效快速，是研究基因功能的有力工具。
ZFN 技术已在大鼠、小鼠、斑马鱼、果蝇、拟南芥、玉米、烟草等模式生物或经济物种的细胞或胚胎中以及包括诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells，iPSC)在内的人体外培养细胞系中成功地实现了内源基因的定点突变，其中在果蝇、斑马鱼、大鼠等物种中还获得了可以稳定遗传的突变体。
2009 年，威斯康辛医学院、Sangamo Biosciences、Sigma- Aldrich 等多家机构使用ZFN 技术，成功培育出首只靶基因敲除的大鼠，而且带有该突变的大鼠所生育的后代同样带有该基因突变。
2、基因治疗传统的基因治疗是将正常的基因片段引入细胞中替代有缺陷的基因，但这种方法难以精准控制，可能产生很大的毒副作用。
基因编辑新技术可以精确定位，在靶位点进行修正或进行基因切除，达到基因治疗的目的。
Bacman 等人利用TALEN 技术清除了来自于病人线粒体内的有病DNA。
这是TALEN 首次应用于线粒体基因的编辑，这项研究有望用于治疗母系遗传的线粒体病。
Li 等人利用ZFN 技术能在染色体上精确定位的优势，通过“剪切”和“粘贴”基因，在实验小鼠体内实现了血友病治疗，避免了传统基因疗法带来的插入诱变风险，首次取得了基因组编辑在基因疗法上的突破。
3、构建模式动物根据人类疾病所构建的动物模型，对研究这些疾病的发生及其治疗有着重要意义。
促细胞增殖新基因TOX的功能研究
（ １ ．Ｄｅ ｐａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｉ ｍｍｕ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｂａ ｓ ｉ ｃ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｐｅ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ， Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ９ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ２ ． Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆｏ ｒ Ｈｕ ｍａ ｎ Ｄｉ ｓ ｅ ａ ｓ ｅ Ｇｅ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ｓ ， Ｐｅ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ， Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ９ １ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ３ ． Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ
ｘ 对 细胞 增 殖 及 细 胞 周 期 的 影 响 ． 结果表 明 ：
Ｔ ＯＸ 基 因定 位 于人 ８号 染 色体 ｑ １ ２ ． １ 上， 全长 ４ １ ３ １ ｂ ｐ ， 编码 ５ ２ ６个 氨 基 酸 ， 该 蛋 白质 分 子 质 量 约 为 ５ ７ ｋ ｕ ， 含 有
９个 外 显 子 和 ８个 内含 子 ， 其 编 码 蛋 白为 高迁 移 率 蛋 白 家族 成 员 ， 能 参 与基 因调 控 等 生 理 过 程 ； Ｔ Ｏ Ｘ 基 因在 白 血 病 细胞 系 Ｊ ｕ ｒ ｋ ａ ｔ 和Ｒ ａ ｊ ｉ 中 高表 达 ， 并定位于细胞核 中； 对 细胞 生 长 曲 线 绘 制 及 细 胞 周 期 分 析 表 明 ， Ｔ Ｏ Ｘ 能 够 使
摘 要 利 用 Ｇ ｅ ｎ Ｂ ａ ｎ ｋ中的 数 据 ， 通过 聚 合 酶 链 式 反 应 （ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ａ ｓ ｅ ｃ ｈ ａ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｐ Ｃ Ｒ） 从人 的 ｃ ＤＮＡ 文 库 中克 隆得 到 功 能 基 因 Ｔ ＯＸ（ ｔ ｈ ｙ ｍｏ ｃ ｙ ｔ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ — ａ ｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｅ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ｂ ｏ ｘ ） ， 运 用 生 物 信 息 学 分 析 其 结 构 特
生物进化中的新基因诞生与功能创新
生物进化中的新基因诞生与功能创新生物进化是生命演化过程中最为关键的一环，它始终围绕着适应环境的需求不断推进。
在这个过程中，新基因的诞生和功能创新起着重要的作用。
本文将探讨生物进化中新基因产生的机制以及新基因带来的功能创新。
一、新基因的产生机制新基因的产生主要通过以下几种机制实现：1.基因重组：基因重组是新基因产生的关键机制之一。
在基因重组的过程中，不同基因的片段进行重组和重排，从而产生新的基因组合。
这种机制在生物进化中起着重要的作用，能够带来新的功能和适应性。
2.基因复制：基因复制是新基因产生的另一种重要机制。
通过基因复制，原有的基因可以产生多个副本，并在副本上发生基因突变，从而形成新的基因。
这种机制能够增加基因的多样性，促进生物的进化和适应。
3.跨物种基因转移：跨物种基因转移是指基因从一种物种转移到另一种物种的过程。
这种机制使得新的基因可以在不同的物种中诞生，从而产生新的功能和特征。
跨物种基因转移在生物进化中扮演着至关重要的角色，推动了生物多样性的生成和发展。
二、新基因的功能创新新基因的产生带来了功能的创新，为生物进化提供了新的资源和选择。
新基因的功能创新主要表现在以下几个方面：1.新功能的获得：新基因可以通过突变或重组等机制，在其序列中引入新的功能。
这些新功能可以使得生物在适应环境中具备更高的生存优势，从而推动了生物的进化。
2.基因重组的创新：基因重组不仅可以产生新基因，还可以使得已有的基因在序列上发生改变，从而产生新的功能。
这种重组创新的机制使得生物能够快速适应环境变化，进化出更复杂的功能网络。
3.跨物种基因转移的创新：跨物种基因转移使得生物可以获得其他物种的某些功能和特征。
这种创新机制使得生物能够从其他物种中获益，并在进化中发展出新的特征和适应性。
三、新基因的重要意义新基因的产生和功能创新对生物进化具有重要的意义：1.推动生物进化：新基因的诞生和功能创新为生物提供了新的资源和选择，推动了生物在演化过程中的进化。
新基因功能研究的策略和方法
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
利用转基因技术，则可将外源基因引入动物体 内，建立携带而且能够遗传给子代旳转基因动物 模型，经过对转基因动物旳表型分析研究外源基 因旳功能，目前已经利用转基因技术建立了数千 种转基因动物，而且还能够经过在携带外源基因 旳载体上加上组织特异性开启子等手段，从而控 制外源基因在特定旳时间或特定旳组织器官体现。 利用转基因动物来研究基因功能旳优势在于它是 一种在活体水平上旳多维旳研究体系，能够从分 子到个体水平进行多层次、多方位旳研究。
同步，因为人类全基因组测序已经完毕，所以与其完全同源基因组DNA
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序列及其染色体定位信息，而无需进行荧光原位 杂交等基因染色体定位技术，进而还可经过分析 其内含子、外显子序列及其调整位点，推测其可 能旳基因体现调控方式。即经过此法拟定了富含 亮氨酸反复序列蛋白新基因旳基因组DNA序列及 其染色体定位。
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此类技术中最常用旳主要为反义寡核苷酸 （ASON）、核酶和RNA干扰（RNAi）技术。
然而，涉及这3种技术在内旳该类技术均具有 诱导干扰素和其他细胞因子体现等非特异性效应， 另外，它们也会因为作用与和靶分子序列相近旳分 子而产生脱靶效应，其中，ASON因使用剂量大，其 非特异性效应最大；而RNAi旳这两种副效应最小。
用expay软件分析氨基酸序列同源性
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主要是经过联网或数据库行蛋白质是基因功 能旳体现者和施行者，而蛋白质旳构造则是蛋白质 执行生物学功能旳基础，所以对新基因所编码蛋白 质旳功能域分析将对推测新基因功能提供极其有价 值旳信息。目前，已经有大量被发觉旳蕴藏于蛋白 质构造中旳与特定生物学活性有关旳所谓保守模体。
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基因功能的研究思路主要包括:
1.基因的亚细胞定位和时空(发育期或梯度药物处理浓度, 不同组织/器官)表达谱;
2.基因在转录水平的调控(可以通过genome walking PCR或通过已有的资源库寻找该基因的启动子等转录调控区域, 通过单杂交或ChIP等技术, 寻找该基因的转录调控蛋白)
3.细胞生化水平的功能研究(也就是蛋白蛋白作用复合体的寻找验证,具体方法有酵母双杂交, GST pulldown, co-IP, BRET, FRET, BiFc等等,对该基因的表达产物做一个细胞信号转导通路的定位)
4.gain-of-function & loss-of-function: 也就是分别在细胞和个体水平,做该基因的超表达和knockdown(或knockout), 从表型分析该基因的功能.
功能研究应从完整的分子-细胞-个体三个层次研究, 综合分析.
关于基因的表达和定位，可以这样去做：
1. mRNA水平检测基因表达：选择表达目的基因的组织/细胞（发育不同时期、机体不同部位、加处理因素...），提取RNA，反转录，做RT-PCR或real time RT-PCR，检测基因的表达情况/变化。
（或者以northern blot、Rnase protection assay方法，检测基因的mRNA表达情况/变化。
）2. 蛋白质水平检测基因表达：选择相应的组织/细胞，以Western blot、免疫组化（OR免疫荧光)检测目的蛋白的表达。
3. 检测目的蛋白的细胞定位：将目的基因克隆至带荧光标签（如GFP）的表达载体，在适合的模式细胞中表达，在活细胞中观察蛋白的细胞定位。
1 首先应当表达该基因，原核基因最好原核表达，真核基因最好真核表达。
2 蛋白质的功能首先观察这种蛋白是膜蛋白还是分泌型蛋白，通过软件分析都可以预测。
3 功能分析可以通过基因树，探究此基因与其他基因的同源性，然后用表达的蛋白进行分析。
4 再有考虑到蛋白相互作用往往介导了蛋白的功能，可以应用酵母双杂交技术和噬菌体展示技术筛选能与此基因表达的蛋白相互作用的蛋白。
5 发现与其相互作用的蛋白后可以通过与其相互作用蛋白的功能推测。
6 可以通过体外过表达此基因观察各种信号通路的改变从而推测其功能。