基因組學(xué)課件9功能基因組學(xué)

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1、功能基因組學(xué)中英聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室功能基因組學(xué)功能基因組學(xué)，后基因組學(xué)(Postgenomics)：利用結(jié)構(gòu)基因組學(xué)提供的信息和產(chǎn)物通過在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能生物學(xué)研究從對單一基因或蛋白質(zhì)的研究轉(zhuǎn)向?qū)Χ鄠€基因或蛋白質(zhì)同時進(jìn)行系統(tǒng)的研究。功能基因組學(xué)的目的基因功能發(fā)現(xiàn)基因表達(dá)分析及突變檢測從基因組整體水平上對基因的活動規(guī)律進(jìn)行闡述。采用一些新的技術(shù)（SAGE、DNA芯片），對成千上萬的基因表達(dá)進(jìn)行分析和比較功能基因組學(xué)簡介基因組DNA測序：人類對自身基因組認(rèn)識的第一步。功能基因組學(xué)：從基因組信息與外界環(huán)境相互作用的高度，闡明基因組的功能。功能基因組學(xué)的

2、研究內(nèi)容：人類基因組DNA序列變異性研究基因組調(diào)控的研究模式生物體表達(dá)的研究生物信息學(xué)功能基因組學(xué)的研究內(nèi)容基因的識別估計(jì)基因的功能基因功能的確定基因的識別預(yù)測基因組的全部編碼區(qū)或稱開放閱讀框架，目前基因組功能注釋的一個主要方面。一是評估未知DNA片段編碼可能性的概率型方法，另一類是通過同源性比較搜尋蛋白質(zhì)庫/dbEST庫找尋編碼區(qū)。研究表明：鑒定和發(fā)現(xiàn)表達(dá)基因最快的途徑是確定cDNA的部分序列，即EST，這種序列在大多數(shù)情況下已足夠用于確認(rèn)對應(yīng)的基因?；虻淖R別EST策略：一種快速有效地在一個基因組中抽樣獲取有效基因序列的方法。特點(diǎn)：可以用一個未知功能的c

3、DNA,確定一個短的DNA序列如300～400bp,而后，這些短的序列可以用作標(biāo)簽去檢索已知的數(shù)據(jù)庫確定一個特異的基因。表達(dá)序列標(biāo)簽(expressedsequencetag，EST)鑒定和發(fā)現(xiàn)表達(dá)基因的最快途徑隨機(jī)挑選的cDNA克隆進(jìn)行一端或二端長為300～500pb的測序，這種序列在大多數(shù)情況下已足夠確認(rèn)對應(yīng)的基因通常從已有的cDNA文庫中隨機(jī)取出幾百或幾千個克隆，1次測序產(chǎn)生。只含有基因的外顯子，cDNA克隆的測序分析可以了解基因的表達(dá)情況EST的數(shù)目可以提示它所代表的基因表達(dá)的拷貝數(shù)。一個基因在組織中表達(dá)的次數(shù)越多，其相應(yīng)的EST也越多。EST應(yīng)用目

4、前主要被用于尋找新基因和了解基因的表達(dá)概況步驟如下:建立某種生物材料或組織的cDNA文庫，從文庫中隨機(jī)取出足夠量的cDNA克隆進(jìn)行自動測序，將所得的EST數(shù)據(jù)與dbEST等數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)比較,確定哪些代表已知基因，哪些代表未知基因，進(jìn)一步分析全部EST以獲得生物或組織的基因表達(dá)概況，并深入研究未知基因用EST和cDNA序列與己知的DNA序列進(jìn)行序列相似性比較,可以確定很多基因的內(nèi)含子位置EST還被用來確定編碼區(qū)的邊界，分析基因組的轉(zhuǎn)錄圖譜結(jié)合酵母雙雜交系統(tǒng)，進(jìn)行蛋白質(zhì)互作研究估計(jì)基因的功能（以小麥基因組為例）確定基因的功能毫無疑問仍然是小麥基因組學(xué)最大的挑戰(zhàn)，

5、許多假設(shè)的方法正在被用來推測基因功能。估計(jì)基因的功能（以小麥基因組為例）第一步，確立小麥EST或基因組克隆與其它植物假定的定向進(jìn)化同源基因的同源性。如果在其它植物中一個基因的功能已知，那就表示小麥EST具有相似的功能。第二步，在作圖群體中EST與相關(guān)表型的連鎖，高密度圖譜可以用來提高連鎖假設(shè)的力度，然而小麥基因組中重組頻率高的區(qū)域和重組頻率低的區(qū)域呈非隨機(jī)分布，且小麥單一位點(diǎn)上存在多基因家族，限制了通過連鎖進(jìn)行候選基因的分析。估計(jì)基因的功能（以小麥基因組為例）高分辨率雙向蛋白質(zhì)電泳和外源表達(dá)體系：提供一種補(bǔ)充小麥功能基因組學(xué)研究的蛋白質(zhì)組學(xué)方法改進(jìn)的微陣列方

6、法和蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法：確定可能影響到小麥淀粉A顆粒和B顆粒的特異起始和合成的新基因。基因功能的確定（以小麥基因組為例）功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)引起植物表型變異的特異性突變體的研究大多數(shù)用于基因發(fā)現(xiàn)的精密體系，像模式植物中的增強(qiáng)子、啟動子和基因陷阱，都要依靠高度有效的轉(zhuǎn)化體系?；蚬δ艿拇_定（以小麥基因組為例）高效轉(zhuǎn)化體系的獲得是存在于小麥基因功能證實(shí)階段的一個主要障礙。目前小麥轉(zhuǎn)化效率的平均值范圍在0.1%～5%之間，太低的轉(zhuǎn)化率不能用于發(fā)展一種建立在轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)上的基因標(biāo)簽體系。在把玉米的Ac/Ds轉(zhuǎn)座單元轉(zhuǎn)入小麥愈傷組織方面作了一些嘗試。玉米的Ac/Ds因子在轉(zhuǎn)基因小

7、麥愈傷組織中的激活和解離已經(jīng)得到證實(shí)，與在其它植物中的觀察結(jié)果相同。Ac/Ds轉(zhuǎn)座酶的高水平轉(zhuǎn)錄導(dǎo)致了切除頻率的下降，因此隨著小麥轉(zhuǎn)化和再生效率的提高，根據(jù)異源轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽來發(fā)現(xiàn)基因是可行的。基因功能的確定（以小麥基因組為例）隨著植物功能基因組學(xué)研究的不斷深入，新的研究技術(shù)和方法，如蛋白質(zhì)組學(xué)、DNA微陣列和生物信息學(xué)等也將會應(yīng)用到小麥功能基因組研究中。基因功能分析比較不同組織和不同發(fā)育階段基因表達(dá)模式的差異比較正常狀態(tài)和疾病狀況下基因表達(dá)模式的差異系統(tǒng)了解不同組織在發(fā)育過程中、在不同環(huán)境條件下，mRNA的表達(dá)水平根據(jù)基因的時空表達(dá)類型對基因進(jìn)行分類通過比較同

8、類基因的調(diào)控序列發(fā)現(xiàn)新的調(diào)控因子根據(jù)基因表達(dá)的變化，