基因组学研究在功能基因组中的应用

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1、基因组学研究在功能基因组中的应用摘要：20世纪的最后十年，分子生物学研究发生了很人的变革，从单个基因或蛋G质研究转向人规模研究蕪因，从而产生了葙因组学、功能难因组学等新学科。功能葙因组学足在结构基因组学丰宫信息资源的基础上，应用先进的基因表达技术、生物功能检测技术和生物信总学技术分析研究基冈的表达、调控和功能；探讨生物的生长、发育规律的新型交义学科。目前功能基因组学研究的内容和方法，主要乜括应用微点阵、基因表达系列分析(SAGE)、蛋白质组、生物信息学等方法来研究蕋因组表达概况、基因组多样性、模式生物体等。关键词：基因组学，功能基因组学，SAG

2、E,蛋白质组学人类基因组计划的完成意味着从结构基因组宁到功能基因组学的跨越，把我们带进了P基因纟H吋代，基因组学的研究发生了翻大覆地的变化己从结构基因纟117过渡到功能基因飢学。功能基因组学以揭示基因组的功能及调控机制为目标功能基因组学的研究是21世纪国际研究的前沿也是最热门的研究领域之一。本文简要介绍功能基因组学的研究进展尤其是功能基因组学的主要研究(Al容和研究方法,。1功能基因组的含义基因组(genome)这一概念干1924年提出用了•描述生物的全部基因和染色体组成。基因组学(genomics)由美国科学家ThomasRoderick于1

3、986年提出足指对所冇苑因进打基因组作阁(包括遗传阁谱、物理阁谱、转录木阁谱)核苷酸序列分析基因定位和基因功能分析的一门科学。结构基因组学(Structuralgenomics)是基因组学的一个秉要组成部分和研究领域它是通过某因作图，核苷酸序列分析以确定基因组成、基因定位的一门科学，结构基因组学代表基因组分析的早期阶段以建立生物体岛分辨率遗传、物理和转录图谱为主。比较功能基因组'判comparativegenomics)是在基因组阁谱及序列测定的基础上对已知的基因和基因纟II结构进行比较以了解基闪的功能、表达机理及物种进化的学科。功能基因组学(

4、functionalgenomics)被称为后基因组学(postgenomics)是利用结构基因组学提供的信息和产物发展和应用新的实验手段通过4:基因组或系统水平上伞而分析基W的功能使捋生物学研究从对单一菽因或蛋內质的研究转向多个®因或蛋內质同时进行系统的研究的一门科学，功能基w组学代表基因组分析的新阶段以高通景、人规模试验法、统计与计算机分析为主要特征。功能基因组学的近期0标足采川高通景、人规模、£)动化的力*法加速遗传分析进程;长远目标足避开仏统遗传分析的局限采用系统化的途径及数裾采集方法阐明S杂的生物学现象。2功能基因组学的研究方法基因的

5、吋空差异表达是拉物发育、分化、袞老和抗逆等生命现象的分子基础。基因在不M组织、不M器官以及不M环境条件卜*的差异表达特征，为基W的功能提供了重要的信息。Velculescu等(1997)将在特定组织或细胞内转录的所冇菽因及其表达丰度称为转录组(transcriptome),W此在转录水上进行的基W表达差异分析实际上就是进行转录组研究。经典的减注杂交(subtractivehybridization),差示筛选(differentialscreening),cDNA代农差异分析(representativedifferenceanalysis,R

6、DA｝以及mRNA差昇52>j;(differentialdisplay)等技术已被广泛用于鉴定和兑隆差异表达的基W,但是这些技术不能胜任对大量的机物基W进行全面、系统的分析，于是，基因表达的系统分析(serialanalysisofgeneexpression，SAGE｝、cDNA微陈列(cDNAmicroarray｝和DNA芯fHDNAchip)等能够大规模地进行基因差异表达分析的技术应运而生。2.1基因表达的系统分析(SAGE)SAGE技术的主耍理论依据是:来AcDNA3'端特定位置的一段9〜llbpK;的序列能够区分菽因组中95%的菽因

7、。这一段ffi因特异的序列被称为SAGE标签(SAGEtag)。通过对cDNA制备SAGE标签丼将这些标签串联起来，然后对上述串联起来的SAGE标签进行测序不仅可以显示各SAGE标签所代表的基因在特定组织屮足否表达，还可以根据各SAGE标签所出现的频率作为其所代表的基因表达丰度的指标。应用SAGE技术的一•个必要前提是GenBank中必须有足够的某一物种的DNA序列资料，尤其是EST序列资料。R前该技术在人类和酵母菽因组研究中已得以应用，但是尚未用于梢物难因组研究。SAGE技术的不足是不能够检测出稀有转录物。2.2cDNA微阵列和DNA芯片技术

8、cDNA微阵列和DNA芯片都足基于reverseNorthern杂交以检测基因表达差异的技术。二者的基本思路都是首先把cDNA，或EST,或基因特异的