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1、中国畜牧兽医2011年第38卷第5期生物技术109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:16717236(2011)05010905随着人类基因组计划(HGP)和
2、其它模式生物根据已知序列设计特异引物,通过PCR技术获得目基因组计划的相继完成,生命科学已经进入了后基标DNA片段。如果一个或多个物种的某种基因已因组学时代(postgenomics)。在对基因组结构进经被分离,可以根据同源性比对找到的保守性序列一步了解的同时,功能基因组学逐渐成为核心内容合成探针或简并引物,通过文库筛选或PCR反应从(徐子勤,2007)。基因组序列测定的完成仅仅是基另一个新物种中分离功能相似的基因。如果只知道因组计划的第一步,更大的挑战在于如何确定基因某个基因的一段碱基序列,可以采用RACE(cDNA的功能和阐述其调控的机制与表
3、达规律。因而,基末端快速扩增)或反向PCR和锚定PCR方法克隆因功能研究已成为生命科学领域中的重大课题,它该基因的cDNA全长序列;也可以将已知序列制备将是21世纪生命科学研究的重要领域(李新枝等,成探针对cDNA文库进行筛选,获得cDNA克隆后2007)。那么,对于一个未知的新基因,如何对它制利用载体上的引物进行序列分析。此外,转座子示定基因功能的研究方案从而进行全面、系统的研究踪技术可用于酵母和植物的克隆;基于图谱的基因是每个基因功能研究者面临的首要问题。目前基因克隆方法(mapbasedcloning)依赖于遗传图谱和物功能的基本策略包括
4、:通过生物信息学的方法对新理图谱,可用来分离与已知分子标记紧密连锁的基基因进行结构和功能的预测;通过试验方法进行基因,包括染色体跳查和染色体歩查;硅片克隆(silico因功能的验证,包括功能获得策略和功能失活策略;cloning),即不经过实验室工作,将网络中的数据资基因编码产物相互作用蛋白的研究。作者结合国内料进行整理分析和拼接,得到新基因的全长序列(樊外基因功能研究方法的新进展,对基因功能研究的红等,2002)。基因的克隆有多种不同策略,研究者策略进行了一个系统的综述。应根据自己的实际情况,采取适合的方法。1新基因全长cDNA的克隆策略2
5、通过生物信息学预测新基因的功能在研究新基因的功能之前,首先要通过基因克目前,生物信息学分析已成为新基因功能研究的首选和必用方法,具有方便、快捷、经济等优点。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、连接研究者往往可以从中得到与新基因功能有关的重要信息,初步推测基因的可能功能,进而制定出进一步至载体、转化到受体细胞中扩增和目的序列的筛选的实验室研究方案(Kim,2004;Mount,2004)。鉴别。如果一个基因的完整序列已经被报道,可以2.1编码产物预测分析研究者往往最开始得到收稿日期:20
6、101018有价值的EST序列,进而通过电子延伸或和相关试作者简介:张岚(1980-),女,黑龙江人,硕士,研究方向:乳腺发验方法获取其全长cDNA。在这种情况下,首先要育功能基因功能。进行全长cDNA序列的开放阅读框查找,推导其编通信作者:李庆章(1953-),男,河北人,教授,博士生导师,研究码蛋白质的氨基酸序列。然后,进行信号肽序列预方向:泌乳生物学与乳腺功能调控。Email:qing测分析(http://genome.cbs.dtu.dk/services/zhangLi@hotmail.com;Tel:045155190999
7、基金项目:国家重点基础研究发展(973)计划(2011CB100800);SingnalP/),初步判定其亚细胞定位(Bendtsen等,东北农业大学创新团队项目(CXT00511/CXT0052004)。再进行蛋白质的基本理化性质分析,包括氨12)。基酸组成、分子质量、等电点、亲/疏水性等。最后,110生物技术中国畜牧兽医2011年第38卷第5期以已知的氨基酸序列基础,分析预测其高级结构对基因进行特异性和定量检测,但测定效率不高,灵(http://www.emblheidelberg.de/predictprotein/敏度也低
8、,不能检出微小的基因表达量,同时试验中predictProtein.html)(Hamno等,2004)。使用的放射性物质对人和环境也有
