功能基因组学的研究方法及发展前景

赵先萍（山西省畜牧兽医学校 030024）

功能基因组学的研究方法及发展前景

赵先萍（山西省畜牧兽医学校 030024）

随着基因组学的发展，基因组学的研究已经由全基因组测序为目标的结构基因组学转向以基因功能鉴定为目标的功能基因组学研究，功能基因组学时代对于基于功能的研究也由单一基因转向大规模、批量分析。本文主要从基因功能的基本知识，功能基因组学研究方法及应用前景三个方面进行论述。

基因组学；结构基因组学；功能基因组学

基因组学是Thomas和Roderick于1986年提出来的，当时是指对基因组的作图、测序及分析。随着基因组计划的深入研究，其研究内容从由全基因组测序为目标的结构基因组学转向以基因功能鉴定为目标的功能基因组学。

结构基因组学阶段主要研究基因组遗传排列方式，将生物全部的遗传信息以遗传标记、DNA片段或核酸序列的形式展现出来。这些成果为科学家进一步了解基因的功能奠定了基础。

功能基因组学研究的基本策略是将基因和蛋白质的研究从单个的研究扩展到以系统的方式对生物体内所有基因和蛋白质进行研究，利用结构基因组学所积累的数据，从中得到有价值的信息，阐述DNA序列的功能。所以本文主要从基因功能的基本知识，功能基因组学的研究方法及应用前景三个方面进行论述。

1 基因功能的基本知识

基因的功能主要包括：生物化学功能、细胞学功能、发育的功能。当然，对于一段DNA序列的功能分析我们可以简单地利用软件（如BLASTNn和BLASTx）与GenBank中公布的基因序列进行同源性比较。

2 功能基因组学的研究方法

基因的时空差异表达是有机体发育、分化、衰老和抗逆等生命现象的分子基础。基因在不同组织、不同器官以及不同环境条件下的差异表达特征为基因的功能提供了重要的信息。所以基因差异表达的分析有着重要的意义，其研究方法也相当重要。下面就简单介绍几种功能基因组学的研究方法。

2.1 差异显示反转录PCR技术

差异显示反转录PCR（DDRT-PCR）技术是由Liang和Pardee发明的，它是以分子生物学上最广泛应用的两种技术PCR和聚丙烯酰胺凝胶泳为基础。其基本原理是：以一对细胞（或组织）的总RNA反转录而成的cDNA为模板，利用PCR的高效扩增，通过5'端与3'端引物的合理设计和组合，将细胞（或组织）中表达的约15000种基因片段直接显示在DNA测序胶上，从而找出一对细胞（或组织）中表达有差异的cDNA片段。

2.2 基因表达系列分析

基因表达系列分析（Serial analysis of gene expression，SAGE）是由Velculescu及其同事于1995年建立的一种快速高效地分析转录物的实验方法。利用SAGE可以在短期内得到丰富的表达信息，与直接测定cDNA克隆序列方法相比，减少了大量的重复测序，从而大大节省了研究时间和费用。这种方法对正常、癌基因旁、癌组织中基因的差异表达研究方面还有独到的优点，有助于发现肿瘤特异基因。

2.3 微阵列分析

微阵列（Microarray）包括 cDNA微阵列（cDNA microarray）和DNA芯片（DNA chips），该技术是近年来发展来的又一新的分子生物学研究工具。其基本原理是：将成千上万条DNA片段[1q`cDNA、表达序列标签（Expressed sequence tag，EST）或特异性的寡核甘酸片段]按横行纵列有序地点样在固相支持物上，固相支持物为硝酸纤维膜或尼龙膜时，称为微阵列。

2.4 反义RNA

反义RNA是能与靶RNA互补配对的小分子RNA，用来定点分析某一段DNA片断（基因）的功能。先分离该片断的mRNA，合成其mRNA的互补RNA即反RNA，再加上启动子等表达必需元件，插入T-DNA，转化到植株中，合成的“基因”就会在植株中表达，表现出“性状”。反义RNA通过与靶RNA碱基配对的结合方式可在DNA复制水平、转录水平和翻译水平上参与基因表达调控。

3 功能基因组学的发展前景

就目前功能基因组学的发展形势来看，无论是应用于大量基因功能信息的获得还是针对特定基因的研究方面综上所述的各项技术都取得了突破性的进展。但随着研究的深入，对其精确性和准确性的要求越来越高，各项技术也都存在一些尚待解决的问题。因而我们可将各种方法扬长避短，综合应用到功能基因组学的研究中来获取突破。与此同时，也必须不断完善现有技术以及探索发展新的技术使我们全面客观地了解基因功能，进而更好地改造生物性状服务于人类社会。

赵先萍（1970-），女，山西省太原市人，研究生，畜牧师，现主要从事畜牧兽医教学及研究工作。