基因组学课件9功能基因组学

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1、功能基因组学中英联合实验室功能基因组学功能基因组学，后基因组学(Postgenomics)：利用结构基因组学提供的信息和产物通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向对多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。功能基因组学的目的基因功能发现基因表达分析及突变检测从基因组整体水平上对基因的活动规律进行阐述。采用一些新的技术（SAGE、DNA芯片），对成千上万的基因表达进行分析和比较功能基因组学简介基因组DNA测序：人类对自身基因组认识的第一步。功能基因组学：从基因组信息与外界环境相互作用的高度，阐明基因组的功能。功能基因组学的

2、研究内容：人类基因组DNA序列变异性研究基因组调控的研究模式生物体表达的研究生物信息学功能基因组学的研究内容基因的识别估计基因的功能基因功能的确定基因的识别预测基因组的全部编码区或称开放阅读框架，目前基因组功能注释的一个主要方面。一是评估未知DNA片段编码可能性的概率型方法，另一类是通过同源性比较搜寻蛋白质库/dbEST库找寻编码区。研究表明：鉴定和发现表达基因最快的途径是确定cDNA的部分序列，即EST，这种序列在大多数情况下已足够用于确认对应的基因。基因的识别EST策略：一种快速有效地在一个基因组中抽样获取有效基因序列的方法。特点：可以用一个未知功能的c

3、DNA,确定一个短的DNA序列如300～400bp,而后，这些短的序列可以用作标签去检索已知的数据库确定一个特异的基因。表达序列标签(expressedsequencetag，EST)鉴定和发现表达基因的最快途径随机挑选的cDNA克隆进行一端或二端长为300～500pb的测序，这种序列在大多数情况下已足够确认对应的基因通常从已有的cDNA文库中随机取出几百或几千个克隆，1次测序产生。只含有基因的外显子，cDNA克隆的测序分析可以了解基因的表达情况EST的数目可以提示它所代表的基因表达的拷贝数。一个基因在组织中表达的次数越多，其相应的EST也越多。EST应用目

4、前主要被用于寻找新基因和了解基因的表达概况步骤如下:建立某种生物材料或组织的cDNA文库，从文库中随机取出足够量的cDNA克隆进行自动测序，将所得的EST数据与dbEST等数据库的数据比较,确定哪些代表已知基因，哪些代表未知基因，进一步分析全部EST以获得生物或组织的基因表达概况，并深入研究未知基因用EST和cDNA序列与己知的DNA序列进行序列相似性比较,可以确定很多基因的内含子位置EST还被用来确定编码区的边界，分析基因组的转录图谱结合酵母双杂交系统，进行蛋白质互作研究估计基因的功能（以小麦基因组为例）确定基因的功能毫无疑问仍然是小麦基因组学最大的挑战，

5、许多假设的方法正在被用来推测基因功能。估计基因的功能（以小麦基因组为例）第一步，确立小麦EST或基因组克隆与其它植物假定的定向进化同源基因的同源性。如果在其它植物中一个基因的功能已知，那就表示小麦EST具有相似的功能。第二步，在作图群体中EST与相关表型的连锁，高密度图谱可以用来提高连锁假设的力度，然而小麦基因组中重组频率高的区域和重组频率低的区域呈非随机分布，且小麦单一位点上存在多基因家族，限制了通过连锁进行候选基因的分析。估计基因的功能（以小麦基因组为例）高分辨率双向蛋白质电泳和外源表达体系：提供一种补充小麦功能基因组学研究的蛋白质组学方法改进的微阵列方

6、法和蛋白质组学研究方法：确定可能影响到小麦淀粉A颗粒和B颗粒的特异起始和合成的新基因。基因功能的确定（以小麦基因组为例）功能互补实验引起植物表型变异的特异性突变体的研究大多数用于基因发现的精密体系，像模式植物中的增强子、启动子和基因陷阱，都要依靠高度有效的转化体系。基因功能的确定（以小麦基因组为例）高效转化体系的获得是存在于小麦基因功能证实阶段的一个主要障碍。目前小麦转化效率的平均值范围在0.1%～5%之间，太低的转化率不能用于发展一种建立在转化基础上的基因标签体系。在把玉米的Ac/Ds转座单元转入小麦愈伤组织方面作了一些尝试。玉米的Ac/Ds因子在转基因小

7、麦愈伤组织中的激活和解离已经得到证实，与在其它植物中的观察结果相同。Ac/Ds转座酶的高水平转录导致了切除频率的下降，因此随着小麦转化和再生效率的提高，根据异源转座子标签来发现基因是可行的。基因功能的确定（以小麦基因组为例）随着植物功能基因组学研究的不断深入，新的研究技术和方法，如蛋白质组学、DNA微阵列和生物信息学等也将会应用到小麦功能基因组研究中。基因功能分析比较不同组织和不同发育阶段基因表达模式的差异比较正常状态和疾病状况下基因表达模式的差异系统了解不同组织在发育过程中、在不同环境条件下，mRNA的表达水平根据基因的时空表达类型对基因进行分类通过比较同

8、类基因的调控序列发现新的调控因子根据基因表达的变化，