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基因功能的研究方法

發布時間:2022-01-10 08:48:42

如何完整的研究一個基因的功能

這個問題可大了。我覺得每個人能說一部分,但是說全了太難了,遺傳學的研究方法足以寫一本書。我想到這些: 在動物上 過表達/敲除或敲落 系統地分析表型,進一步分析機制。考慮到基因表達的時間空間特異性,這種人工的上調或下調基因表達就有了許多種時間、空間的組合,可能會得到不同的結果,當然這些結果不一定矛盾,而可以是互補的。 如果基因的功能域不清楚,可以在了解主要表型的基礎上截短、缺失基因的一部分,以發現和了解各功能域的功能。 但以上方法的存在缺點。改變目的基因表達水平可能會導致一些後續變化,使生物過程偏離正常狀態,從中既可以進行分析了解其功能,也可能從變化了的生物體中得到異於實際情況的錯誤結論。

② 基因組學研究方法

基因組學(英文genomics),研究生物基因組和如何利用基因的一門學問。用於概括涉及基因作圖、測序和整個基因組功能分析的遺傳學分支。該學科提供基因組信息以及相關數據系統利用,試圖解決生物,醫學,和工業領域的重大問題
基因組研究應該包括兩方面的內容:以全基因組測序為目標的結構基因組學(structural genomics)和以基因功能鑒定為目標的功能基因組學(functional genomics),又被稱為後基因組(postgenome)研究,成為系統生物學的重要方法。
基因組學能為一些疾病提供新的診斷,治療方法。例如,對剛診斷為乳腺癌的女性,一個名為「Oncotype DX」的基因組測試,能用來評估病人乳腺癌復發的個體危險率以及化療效果,這有助於醫生獲得更多的治療信息並進行個性化醫療。基因組學還被用於食品與農業部門。
基因組學的主要工具和方法包括: 生物信息學,遺傳分析,基因表達測量和基因功能鑒定。
基因組學出現於1980年代,1990年代隨著幾個物種基因組計劃的啟動,基因組學取得長足發展。 相關領域是遺傳學,其研究基因以及在遺傳中的功能。
1980年,噬菌體Φ-X174;(5,368 鹼基對)完全測序,成為第一個測定的基因組。
1995年,嗜血流感菌(Haemophilus influenzae,1.8Mb)測序完成,是第一個測定的自由生活物種。從這時起,基因組測序工作迅速展開。
2001年,人類基因組計劃公布了人類基因組草圖,為基因組學研究揭開新的一頁。
基因組學是研究生物基因組的組成,組內各基因的精確結構、相互關系及表達調控的科學。基因組學、轉錄組學、蛋白質組學與代謝組學等一同構成系統生物學的組學(omics)生物技術基礎。
基因組研究應該包括兩方面的內容:以全基因組測序為目標的結構基因組學(structural genomics)和以基因功能鑒定為目標的功能基因組學(functional genomics),又被稱為後基因組(postgenome)研究,成為系統生物學的重要方法。
基因組DNA測序是人類對自身基因組認識的第一步。隨著測序的完成,功能基因組學研究成為研究的主流,它從基因組信息與外界環境相互作用的高度,闡明基因組的功能。功能基因組學的研究內容:人類基因組 DNA 序列變異性研究、基因組表達調控的研究、模式生物體的研究和生物信息學的研究等。
(1)基因組表達及調控的研究。在全細胞的水平,識別所有基因組表達產物mRNA和蛋白質,以及兩者的相互作用,闡明基因組表達在發育過程和不同環境壓力下的時、空的整體調控網路。
(2)人類基因信息的識別和鑒定。要提取基因組功能信息,識別和鑒定基因序列是必不可少的基礎工作。基因識別需採用生物信息學、計算生物學技術和生物學實驗手段,並將理論方法和實驗結合起來。基於理論的方法主要從已經掌握的大量核酸序列數據入手,發展序列比較、基因組比較及基因預測理論方法。識別基因的生物學手段主要基於以下的原理和思路:根據可表達序列標簽(STS);對染色體特異性cosmid進行直接的cDNA選擇;根據CpG島;差異顯示及相關原理;外顯子捕獲及相關原理;基因晶元技術;基因組掃描;突變檢測體系,等等。
(3)基因功能信息的提取和鑒定。包括:人類基因突變體的系統鑒定;基因表達譜的繪制;「基因改變-功能改變」的鑒定;蛋白質水平、修飾狀態和相互作用的檢測。
(4)在測序和基因多樣性分析。人類基因組計劃得到的基因組序列雖然具有代表性,但是每個人的基因組並非完全一樣,基因組序列存在著差異。基因組的差異反映在表型上就形成個體的差異,如黑人與白人的差異,高個與矮個的差異,健康人與遺傳病人的差異,等等。出現最多基因多態性就是單核苷酸多態性(SNPs)。
(5)比較基因組學。將人類基因組與模式生物基因組進行比較,這一方面有助於根據同源性方法分析人類基因的功能,另一方面有助於發現人類和其他生物的本質差異,探索遺傳語言的奧秘 。
結構基因組學是繼人類基因組之後又一個國際性大科學熱點,主要目的是試圖在生物體的整體水平上(如全基因組、全細胞或完整的生物體)測定出(以實驗為主、包括理論預測)全部蛋白質分子、

蛋白質-蛋白質、蛋白質-核酸、蛋白質-多糖、蛋白質-蛋白質-核酸-多糖、蛋白質與其他生物分子復合體的精細三維結構,以獲得一幅完整的、能夠在細胞中定位以及在各種生物學代謝途徑、生理途徑、信號傳導途徑中全部蛋白質在原子水平的三維結構全息圖。在此基礎上,使人們有可能在基因組學、蛋白質組學、分子細胞生物學以致生物體整體水平上理解生命的原理。
對疾病機理的闡明、對疾病的防治有重要應用意義。
發展回顧1998年4月,由美國國家醫學科學院(NIGMS)和Wellcome Trust發起在英國召開了第一次國際結構基因組會議,美國、法國、英國、德國、加拿大、日本、荷蘭、義大利以及以色列的9國科學家參加了會議。2000年9月,美國NIGMS決定首批投入1.5億美元,在美國建設7個研究中心(目前已經發展成為10個),爭取在未來10年內解出1萬個蛋白質的三維結構,建立蛋白質的氨基酸殘基序列、三維結構和生物功能之間的有機聯系,同時也支持結構基因組方法學的研究。2002年,10家大型國際制葯公司宣布啟動結構基因組研究。2000年11月,日本組織召開國際會議討論結構基因組計劃的有關問題,確定了完成測定3000個蛋白質三維結構的「Protein3000計劃」。2001年4月,在美國召開了第二次國際結構基因組會議,表明新一輪大規模的國際合作研究已經開始。主要進展我國在結構生物學研究方面具有較好的基礎。60年代,我國科學家在世界上首次人工合成了胰島素;70年代初又測定出1.8 埃; 解析度的豬胰島素三維結構,成為世界上為數不多的能夠測定生物大分子三維結構的國家,這些研究工作處於當時的世界先進水平。在國際結構基因組研究剛露端倪之時,我國科學家就敏感地抓住了這一新動向,2000年我國開展了結構基因組學的研究。近來,國家863計劃、973計劃、中國科學院知識創新工程、國家重大攻關項目、自然科學基金先後重點資助了結構基因組學的研究工作和相關技術平台的建設。相關研究工作既有分工、又有交叉合作,並充分地考慮到了我國基因組水平研究的特點和我國在結構解析方法研究在國際上的地位。並計劃在參加國際合作的基礎上,在逐步建立基因組研究技術平台的同時,五年之中完成200-300個蛋白質三維結構的測定。
我國的結構生物學研究隊伍近年來不斷發展壯大,中國科學院生物物理所、中國科技大學、北京大學、清華大學以及中國科學院物理所、高能所、上海生命科學院、福州物質結構所、上海復旦大學等單位均是我國開展結構基因組研究的重要基地。
我國結構基因組學研究雖然啟動時間較短,但已經獲得了不少重要進展。 據初步統計,已經完成了近千個克隆,已表達出210個蛋白質,其中有100多個可溶或部分可溶;獲得近30個結晶和NMR樣品,已經測定出5個結構。

③ 如何研究一個基因的功能

可以從一下幾個方面入手:

  1. 通過查閱文獻得知該基因的生物學意義或者存在的臨床意義,這個研究一個基因的靈魂,好的基因選擇會使後續結果事半功倍,研究有意義的基因是我們開展實驗的首選。
  2. 基因組層面:可以研究DNA甲基化水平的影響,一般是和啟動子區域結合起來分析,此為表觀遺傳學范疇。用以研究甲基化水平高低對某種疾病的作用,從而找到相對關聯
  3. RNA水平就可以考慮RNA甲基化水平或者RNA與蛋白之間的互作關系,比如5mC,m6A,MIRIP等
  4. 當然還可以通過轉錄組測序分析整體的結果,比如miRNA-seq,mRNA-seq,全轉錄組測序,通過篩選出靶基因然後進行下游驗證。
  5. 細胞功能試驗如基因敲除後的cck8,transwell等等,研究各個基因間的互作關系,建立關聯信息,當然還可以對細胞功能後的樣本進行重測組研究其他的基因。
  6. wb實驗研究蛋白層面的相對變化,或者是進行質譜分析。
  7. 當然如果還想深入的研究,也可以在細胞功能層面去研究外泌體等信息,通過測序或者細胞功能實驗等都是可以的。

從此看出研究一個基因的方法還是很多的,從上游到下游,都有非常成熟的技術加一輔助,但期間最重要的是我們的前期調研以及合適的實驗方案,實驗對象,實驗思路,實驗方法,這些決定了我們的研究的最終結果。

④ 功能基因組學某個基因的功能研究

近年來,一些模式生物如某些細菌和古菌、擬南芥、線蟲、果蠅和人類等基因組序列分析的完成建立了基因組學和比較基因組學以及相關的技術(如DNA晶元技術),隨之而來的是功能基因組學研究的興起,只有了解了基因的結構和功能及其表達的調節機制,才能認識生命的發生和發展的過程,才可以有效的發現因某些基因缺陷而發生的遺傳病,從而予以糾正,即所謂的基因治療。基因組學已經過去了,下一步需要擴展,建立一系列技術,如DNA晶元等。

⑤ 如何研究一個基因的功能

1、把該基因敲除,在內部插入片段使其失去正常功能,觀察突變型和野生型的不同.
2、把該基因轉到微生物中,看看有什麼產物.

⑥ 目前常用基因功能研究方法有哪些

基因敲除、基因沉默、基因的超量表達

⑦ 如何研究一個預測基因的功能

自上個世紀90年代中期全基因組測序技術出現後,一種新技術方法也隨著迅猛發展,這種稱為基於約束的通量分析的方法通過一系列針對基於約束的構建和模擬用途而編寫的函數進行模擬運算。

近幾年COBRA已經被用於預測細胞的功能,比如預測不同基質條件下細胞生長的能力,以及基因敲除在全基因組范圍內的影響。不少科學家們希望能了解並應用這種方法,尤其是在代謝工程,抗生素設計和酶研究方面。

全基因組范圍的代謝網路在基因組序列的基礎上,結合基因功能注釋信息,把基因編碼蛋白所催化的生化反應構建為一個代謝網路,反應了基因-蛋白質-生化反應之間的相互作用,從而有效地轉化為數學模型在計算機上進行模擬、分析,並用實驗數據加以驗證,提出假設。

這種網路能從全局的角度探索和揭示生物代謝機制提供一個有效的框架,很好地將基因型與表型的關系定量地關聯起來。目前科學家們已經構建了包括真菌、古生菌和真核生物在內的多種代謝網路。

而要進行這種構建,COBRA是一種重要的方法,這種方法是由一系列針對基於約束的構建和模擬用途而編寫的函數組成,含有可以讀取SBML或Excel格式的模型的函數,使用者不再需要自己編寫提取矩陣的程序。

在基因組規模上對細胞網路進行重建,可以建立預測性的代謝模型,不過一般這樣的研究都沒有包括蛋白的結構信息。研究人員在建模過程中,添加了蛋白的結構數據,實現了對蛋白熱穩定性的系統性研究。該模型可以預測在非最佳溫度下限制整個系統功能的蛋白,還可以確定能增強細胞耐熱能力的突變。在此基礎上,人們將有望構建更耐熱的微生物菌株用於工業生產,例如生產常用化學物質或治療性蛋白等。

研究人員模擬了來自人類病原菌支原體整個生命周期,提出了一個全細胞計算機模型,這一模型囊括了這個病原菌的所有分子組,以及相互作用,這將有助於促進細胞生物學的發展

⑧ 確定基因的方法有哪些

這個可以寫一本書了……
主要有兩種,正向和反向。正向是知道功能,找相應的基因,通常會通過重組試驗先確定基因位於哪條染色體上,再觀察基因和一些遺傳標記的連鎖關系,把基因定位到一個一般10-100M的區域上。之後把這個區域克隆出來尋找開放式閱讀框(ORF),克隆出基因,表達檢驗產物。之後要在生物體內做剔除和過表達試驗以確認基因功能。
反向是知道一個基因,找它的功能。這是人類基因組計劃之後大量應用的一個方法,先做基因組測序,做基因組注釋,選取可能的基因,克隆表達做轉基因生物驗證功能,這個都是老一套的了。
還有一種叫遺傳篩選的方法,也很常用。就是先在動物體內誘變基因,然後尋找出相關表型的動物(比如說要尋找關於翅膀的,就在果蠅裡面做,把翅膀發育不良的挑出來),定位基因,驗證功能。這個是屬於正向的一種方法,非常有用,拿了好幾個諾貝爾獎呢

⑨ 研究基因互作的常用方法

質量性狀中存在6種可能的基因互作類型, 即互補,重疊,累加,顯性上位,隱性上位和抑制.在遺傳研
究中, 有時會遇到互作基因定位的問題, 但至今未見有關互作基因定位方法

基因互作
兩對非等位基因共同作用於同一性狀的現象叫做基因互作.如:加拿大大麻哈魚肉色的遺傳就是兩個顯性基因的互作:
紅色肉(RRMM) ×白色肉(rrmm)
F1: 紅色肉(RrMm)
F2: 9紅色肉 : 7白色肉
×
基因互作方式之一:互補作用
花鱂的體色遺傳——兩對基因的互補:
淡藍色(BBrr) ×淡白色(bbRR)
F1: 灰色(BbRr)
F2: 9/16B_R_+3/16B_rr+3/16bbR_+1/16bbrr
灰色 淡藍色 淡白色 白色
×
基因互作方式之二:累加作用
虎皮䰾軀幹部條紋遺傳——兩對基因的累加作用
不完全帶aaBB×不完全帶AAbb
F1: 全帶(AaBb)
F2: 9A_B_:6(A_bb+aaB_):1aabb
全帶 不完全帶 半帶
×
基因互作方式之三:顯性上位作用
例如:金魚體色的顯性上位遺傳:
淺黑色AABB × 白化aabb
AaBb淺黑
12淺黑A_B_+3A_bb : 3淡色aaB_:1aabb白化
×
基因互作方式之四:隱性上位作用
劍尾魚尾鰭的黑色素——隱性上位遺傳:
CCPP黑色彎帶 × ccpp無色
CcPp黑色彎帶
9黑色彎帶C_P_:3C_aa黑斑:4無色cc_ _
×
基因互作方式之五:重疊作用
鯉魚體色青灰色與紅色基因的重疊作用——15:1
青灰色元江鯉 BBRR×紅色荷包紅鯉bbrr
青灰色BbRr
15青灰(9B_R_+3B_rr+3bbR_):1紅bbrr
×

只能找到這些了

希望能對你有幫助

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