新基因功能研究讲义的策略与方法
新基因功能研究的整体策略_张岚
新基因功能研究的整体策略张岚,李庆章(东北农业大学,乳品科学教育部重点实验室,黑龙江哈尔滨 150030)摘要:随着生命科学的发展及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发现,这些基因功能的研究成为了后基因组时代的首要任务。
作者对新基因的研究策略作了一个较为系统全面的综述。
关键词:新基因功能研究;功能预测;基因转导;蛋白质相互作用中图分类号:Q78 文献标识码:A 文章编号:1671 7236(2011)05 0109 05随着人类基因组计划(H GP)和其它模式生物基因组计划的相继完成,生命科学已经进入了后基因组学时代(post geno mics)。
在对基因组结构进一步了解的同时,功能基因组学逐渐成为核心内容(徐子勤,2007)。
基因组序列测定的完成仅仅是基因组计划的第一步,更大的挑战在于如何确定基因的功能和阐述其调控的机制与表达规律。
因而,基因功能研究已成为生命科学领域中的重大课题,它将是21世纪生命科学研究的重要领域(李新枝等, 2007)。
那么,对于一个未知的新基因,如何对它制定基因功能的研究方案从而进行全面、系统的研究是每个基因功能研究者面临的首要问题。
目前基因功能的基本策略包括:通过生物信息学的方法对新基因进行结构和功能的预测;通过试验方法进行基因功能的验证,包括功能获得策略和功能失活策略;基因编码产物相互作用蛋白的研究。
作者结合国内外基因功能研究方法的新进展,对基因功能研究的策略进行了一个系统的综述。
1 新基因全长cDNA的克隆策略在研究新基因的功能之前,首先要通过基因克隆试验得到新基因全长cDNA序列。
所有的基因克隆都包括4个步骤,依次为产生DNA片段、连接至载体、转化到受体细胞中扩增和目的序列的筛选鉴别。
如果一个基因的完整序列已经被报道,可以收稿日期:2010 10 18作者简介:张岚(1980-),女,黑龙江人,硕士,研究方向:乳腺发育功能基因功能。
通信作者:李庆章(1953-),男,河北人,教授,博士生导师,研究方向:泌乳生物学与乳腺功能调控。
超好研究生分子生物学课件第九章基因和基因功能分析基本策略07
基因和基因功能分析的 基本策略
高等教育出版社
南昌大学医学院 万福生
目录
1
由于基因型得以实现。当前被称 为医学研究的“活试管”的转基因动物和基因敲除动物 两种模型的建立，其前期工作都是要构建基因载体。可 见，基因克隆在基因研究中的重要性。
导入外源基因的方法主要有显微注射法、胚胎干细胞 法及逆转录病毒法等。
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目录
28
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目 录 目 录29
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目录
30
显微注射法的特点：
经此法注射的受精卵的成活率约有60%，由此发育所得 的小鼠中大约有10-40%带有外源基因，其中80%的基因整 合发生在单细胞期，成为转基因动物。另外20%在细胞分 裂后发生整合，这部分动物并不是所有细胞中都带有外源 基因，这类动物称嵌合动物(chimeric animal).
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目录
35
(二)采用基因敲除动物模型研究基因功能
研究基因功能最直接的方法就是在被研究的动物基因 组中剔除这个基因。
基因敲除(gene knockout)是指通过DNA同源重组定向 地将外源基因插入宿主细胞染色体中，使某特定基因在细 胞或活体内失活的过程。它是目前在体内研究基因功能的 最好方法。
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目录
17
2. RT-PCR分析基因转录水平
通过RNA的分析,一是可以确定基因表达的组 织分布;二是可以确定基因的表达时相。前者是 用Nothern blot技术，对不同组织来源RNA进行 定性杂交检测，以确定特定基因的组织分布。后 者是分析同来源的组织细胞在不同培养时间中 RNA的表达特点。
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基因功能的研究方法讲解共90页
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
基因功能的研究方法讲解
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
多基因遗传病基因研究的策略和方法
多基因遗传病基因研究的策略和方法多基因遗传病是由多个基因的遗传变异引起的疾病。
与单基因遗传病不同，多基因遗传病的研究策略和方法更为复杂，涉及到许多基因的相互作用和环境因素的影响。
下面将介绍一些常用的多基因遗传病基因研究的策略和方法。
1.家系研究：家系研究是通过调查家族中患者和正常人的亲属关系，分析遗传特点和传递规律，确定哪些基因可能与疾病有关。
家系研究需要建立家族数据库，收集每个成员的临床表型和基因型信息。
2.关联研究：关联研究是通过统计分析疾病患者和正常人的基因型频率差异，探索遗传变异与疾病之间的关系。
常用的关联研究方法包括基因关联分析（GWAS）和候选基因研究。
GWAS采用全基因组筛查的方式，分析大规模的单核苷酸多态性（SNP）位点与疾病的关联关系。
候选基因研究则是在基因位点和疾病之间已有先验假设的基础上，选取相关的基因进行深入研究。
3. 功能研究：功能研究是为了确定遗传变异对基因和蛋白质功能的影响，以及这些影响如何导致疾病。
功能研究可以通过in vitro实验、动物模型或人类疾病样本来进行。
常用的功能研究方法包括构建突变体细胞系、表达蛋白质和基因功能鉴定。
4.环境因素的研究：多基因遗传病的发病风险受到遗传变异和环境因素的相互作用影响。
因此，研究环境因素对遗传变异的调控作用十分重要。
该研究策略包括研究环境因素对基因表达的调控、研究环境因素与遗传变异之间的相互作用。
5.罕见出现的突变研究：许多多基因遗传病病因并不明确，因为疾病相关的遗传变异在人群中非常罕见。
通过对少数患者进行突变筛查，并对突变位点进行详细的功能研究，可以发现新的和罕见的基因突变，从而深入研究疾病的机制。
总的来说，多基因遗传病的研究策略和方法涉及到家系研究、关联研究、功能研究、环境因素研究和罕见基因突变研究。
这些方法的综合应用可以帮助科学家更好地了解多基因遗传病的病因和发病机制，为相关疾病的预防、诊断和治疗提供科学依据。
生物科技-超好研究生分子生物学课件第九章 基因和基因功能分析基本策略07 精品
Southern blot 的基本过程
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Northern blot 的基本过程
12
Western blot 的基本原理
13
三 种 印 迹 技 术 的 比 较
14
实时PCR技术原理
目 录 15
用原位杂交技术确定基因在染色体上的分布 首次将原位杂交(in situ hybridization, ISH)技 术用于基因定位是1977年,用此法确定了人α和 β珠蛋白基因分别在11和16号染色体上的位置. 荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)是用特殊荧光标记DNA探 针,可在细胞、染色体及组织切片上检测细胞 内是否存在特定的DNA或RNA序列，其分辩率小 于100kb。
基因分析是一种策略性非常强的工作，能用于基因 分析的实验技术和方法很多，选择适当的实验方法和切 入点是基因分析首先要考虑的，即要有一个周密的基因 分析的策略。
2
一、基因分析的基本策略
(一)利用DNA定性定量分析研究基因
1. DNA序列测定基因的一级结构变化 人类基因组包含着决定一个人生,老,病,死及
5
B、DNA链末端合成终止法
6
目录 7
C、DNA自动测序
采 用 荧 光 替 代 放 射 性 核 素 标 记 是 实 现 DNA 序列分析自动化的基础。用不同荧光分子标记四 种双脱氧核苷酸，然后进行Sanger测序反应，反 应产物经电泳（平板电泳或毛细管电泳）分离后， 通过四种激光激发不同大小DNA片段上的荧光 分子使之发射出四种不同波长荧光，检测器采集 荧光信号，并依此确定DNA碱基的排列顺序。
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(二)RNA定性定量分析观察基因表达活性
基因功能分析的基本策略-硕士
化学合成
质量高，高纯度，高成本 适用于已经验证过抑制效率的靶点序列 不适于筛选靶点序列
体外转录
成本适中，省时，适用于筛选靶点序列 不适用于长期的研究或者针对某个特定靶 点序列的大量研究
长片断dsRNA酶解法
dsRNA在体外被RnaseⅢ家族 成员切割成siRNA 不需要验证筛选多个靶点序列 不适用于长期研究或者特定 siRNA序列的研究
Embryonic Stem Cells
同源重组
5´ 3´ 3´ 5´
5´ 3´
5´ 3´
3´ 5´
5´
3´
3´ 5´
target
targeting vector
TK
homologous recombination
5´ 3´
“knockout”
待剔除基因
克隆载体
克 隆
重组载体
切割基因使待剔 除基因失去活性
siRNA表达质粒或者病毒载体在细胞中表达siRNAs
AAACCAGCAGAACGTGTACGA
载体介导的细胞内表达siRNA 方法的特点
操作简便，稳定性好 siRNA表达载体一旦构建成功，可以无限制的应用于 研究 适用于长期的对于某个基因的研究，尤其是带有筛选 标记的载体，能够用于构建特定基因缺陷的细胞株
目的基因mRNA获取：
1、检索文献获取有实验证明有效的靶点序列（核对）
2、/ 3、其它网站
载体构建：
dsDNA形成：退火 载体的酶切和回收 连接 转化 鉴定
转染：瓶颈之一
含有真核细胞筛选标志 含有荧光标志
效应检测：mRNA水平和蛋白水平兼顾
RNA
translation
Protein