后基因组时代的分子生物学技术_景志忠
分子生物学的新进展与新应用
分子生物学的新进展与新应用随着时代的发展和先进技术的不断涌现，分子生物学这门学科也在不断进步和繁荣。
分子生物学是研究生物分子结构、功能和相互作用的学科，涉及到DNA、RNA、蛋白质、酶、代谢途径等多个领域，是现代生命科学中的重要分支之一。
分子生物学的研究对于生物学、医学、农业科技等领域都有着广泛的应用价值。
近年来，分子生物学的新进展和新应用也在不断涌现，这里我们来看一下其中的几个方面。
一、基因编辑技术基因编辑技术是一种基于CRISPR-Cas9系统的新型分子生物学工具，它可以在原有基因组的基础上编辑或修改DNA序列，从而实现对特定基因的删除、插入、替换等操作。
基因编辑技术的出现，打破了传统基因工程技术的局限性，大大提高了基因改良的效率和精度，为人类解决一系列遗传疾病、植物、动物的遗传改良等领域提供了有力工具。
二、单细胞基因组学单细胞基因组学是一种基于高通量DNA测序技术的新型方法，它可以在单个细胞水平上对DNA序列进行大规模测序。
相较于传统的基因组学方法，单细胞基因组学可以更加精细和全面地研究细胞的变异、发育和分化等过程，对解决一系列生物学问题有着重要意义。
例如将单细胞基因组学方法应用于肿瘤研究，可以更加深入地了解肿瘤细胞的异质性和进化过程，为精准治疗提供帮助。
三、结构生物学结构生物学是一种研究生物分子结构和功能的方法，通过用X射线晶体学、核磁共振技术等手段对蛋白质、核酸等超大分子进行结构分析，探究其生物学功能及相互作用。
结构生物学不仅可以提供高分辨率的分子图像，而且可以为药物发现与设计提供理论依据。
因此，结构生物学在药物研发、生物材料等多个领域有着广泛的应用。
四、细胞信号转导研究细胞信号转导是指细胞内外物质在相互作用下引起一系列生物学反应，从而实现不同细胞状态和功能的变化。
细胞信号转导的异常会导致多种疾病的发生，如肿瘤、慢性炎症等。
分子生物学的技术手段对于细胞信号转导的研究提供了必要工具，例如转录组学、蛋白质组学和结构生物学等方法，能够更加深入地了解细胞信号转导的分子机制。
分子生物学技术在人类遗传学中的应用
分子生物学技术在人类遗传学中的应用随着科学技术的不断进步，人类遗传学领域也得以迅速发展。
分子生物学技术作为其中的一个关键领域，也逐渐引起人们的关注和应用。
在遗传学的研究中，分子生物学技术的应用能够帮助我们更好地理解人类基因组的构成和功能，揭示人类基因与疾病之间的关系，为生命科学的研究提供更加精准、高效的手段。
一、基因检测技术基因检测技术是目前最常见的分子生物学技术在人类遗传学领域的应用之一。
基因检测技术通过检测人类基因组上的特定序列或突变位点，为人类疾病的遗传因素诊断、治疗和预防提供了技术手段。
基因检测技术已经广泛应用于各种人类疾病的诊断和预防中，包括肿瘤、心血管疾病、遗传性疾病等。
例如，肿瘤基因检测能够为肿瘤的早期诊断、治疗和预防提供重要的信息。
二、基因组学研究基因组学研究是分子生物学技术在人类遗传学领域的另一个重要应用。
基因组学研究通过分析整个染色体组的序列信息，探究人类基因组的构成和功能，为人类遗传学领域的研究提供了新的思路和方法。
通过基因组学研究，我们可以更好地了解基因组上的各个基因座以及其在人类生命过程中的作用，揭示人类基因与疾病之间的关系。
三、基因编辑技术基因编辑技术是近年来分子生物学技术在人类遗传学领域的新兴应用。
基因编辑技术通过直接对人类基因组的DNA序列进行编辑改造，实现对基因信息的修正和调节。
基因编辑技术的应用，在实现基因信息的纠正、新基因的插入和无效基因的关断等方面有着重要的意义。
例如，利用基因编辑技术，我们可以在遗传发育过程中实现一些异常基因的改正，预防和治疗某些遗传性疾病的出现，为人类健康和长寿提供更好的保障。
总的来说，分子生物学技术在人类遗传学领域的应用具有广泛的前景和重要的意义。
通过不断深入研究和发展，我们相信这些技术在未来的科学研究和医学发展中会发挥出更大的作用，实现人类基因组的开发利用和遗传健康的促进。
中国农业科学院兰州兽医所研究生院导师简介
中国农业科学院兰州兽医所研究生院李志勇，男，1978年出生，博士，副研究员，硕士生导师，河北省石家庄市人。
2001年毕业于河北农业大学兽医专业，获农学学士学位；2004年毕业于中国农业科学院研究生院预防兽医学专业，获农学硕士学位；2007年毕业于中国农业科学院研究生院预防兽医学专业，获农学博士学位；2012年美国耶鲁大学医学院访问副教授。
主要从事口蹄疫病毒分子生物学、空衣壳疫苗及分子免疫学的研究工作。
现主持“十二五”863重大课题““家畜口蹄疫新型疫苗研制与生产工艺创新”子课题3“猪口蹄疫新型疫苗的研究和创制”及国家自然科学基金项目“O型FMDV适应酸性胁迫的分子机制研究及耐酸空衣壳样颗粒的分子组装“。
至今以第一作者发表SCI 论文5篇（单篇影响因子4.0以上3篇），研究成果获甘肃省科学技术发明一等奖1项，甘肃省科技进步一等奖1项，甘肃省科技进步二等奖1项，农业部临时兽药证书1项，授权国家发明专利5项，申请国际发明专利PCT专利2项。
姓名：才学鹏，性别：男，出生年月：1958年1月，研究员，博士研究生导师，曾任中国农业科学院兰州兽医研究所所长,家畜疫病病原生物学国家重点实验室主任,现任中国动物疫病预防控制中心主任。
兼任中国畜牧兽医学会第十二届理事会副理事长、家畜寄生虫学分会理事会副理事长、家畜口蹄疫学分会副理事长。
学习与进修经历：1978年1月-1982年2月：黑龙江省畜牧兽医学校大学兽医专业大学班本科。
1982年2月-1985年1月：中国农业科学院研究生院，硕士研究生。
1989年2月-1989年7月：澳大利亚联邦科学与工业研究组织动物保健部，进修寄生虫种群生态学。
2004年2月-2007年12月：南京农业大学研究生院，博士研究生。
分子生物学的发展和应用
分子生物学的发展和应用近年来，分子生物学的发展在医学、农业、生态学、基础科学等多个领域取得了显著的成就。
此外，随着人们对生命现象深入的认识，分子生物学的技术和方法也在不断地更新和创新。
本文将从分子生物学的历史、新兴技术和应用三个方面来探讨分子生物学的发展与应用。
一、分子生物学的历史分子生物学从20世纪初开始迅猛发展，1941年，Avery, McLeod和McCarty实现了DNA在细菌体内的转化，表明DNA是基因遗传信息的载体。
1953年，Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型，揭示了基因遗传信息在细胞内的存储和复制机制。
20世纪60年代，分子遗传学、DNA转录、翻译和基因工程等领域相继诞生，推动了分子生物学的发展。
随着分子生物学技术的不断发展，越来越多的基础生物学知识得以发掘，基因功能的深入探究和基因组的测序等也被快速完成，从基础科学逐渐迈向应用领域。
二、新兴技术的应用1. 基因测序技术自20世纪末以来，基因测序技术得到快速发展，目前已实现了全人类基因组测序。
基因测序技术的发展，为寻找复杂疾病的遗传基础提供了有力手段。
通过测序技术可以发现某些遗传变异与疾病的关联，同时也可以发现抵御生物的基因信息，从而为药物研发提供新的思路。
2. 细胞和基因编辑技术CRISPR/Cas9是目前最热门的细胞和基因编辑技术，它通过剪切和修改DNA序列来改变特定位点上突变基因的修饰和功能，从而解决疾病或生产上的问题。
CRISPR/Cas9技术的应用前景包括新药开发、基因治疗、农业生产等领域。
3. RNA干扰技术RNA干扰技术是利用dsRNA和siRNA来靶向破坏某些mRNA，从而起到基因沉默作用，达到抑制蛋白质表达的目的。
RNA干扰技术的应用可以帮助我们理解基因调控机制，为病理机制的研究、新药研发、生产改进等提供新的思路。
三、分子生物学的应用1. 医学领域分子生物学在医学领域的应用包括基因诊断、基因治疗、个性化医疗等。
分子生物学技术在粮食农业育种过程中的应用
分子生物学技术在粮食农业育种过程中的应用概述粮食农业是人类生活中不可或缺的重要组成部分。
为了满足人口日益增长的需求，提高粮食产量和质量，粮食农业育种进程逐渐引入分子生物学技术。
分子生物学技术为粮食农业育种带来革命性的进展，通过分析和改变生物体的基因组成，加速了育种过程、提高了粮食作物的产量、耐性和适应性。
本文将详细探讨分子生物学技术在粮食农业育种过程中的应用。
I. 基因组学和基因挖掘一项重要的分子生物学技术是基因组学研究。
基因组学是指通过分析生物体的基因组，揭示基因组的结构、功能和调控机制。
在粮食农业育种中，基因组学可以用于挖掘有益基因和辅助育种。
通过基因组学研究，科学家们可以识别出对产量、品质和抗性等性状有显著影响的关键基因。
例如，通过比较多个品种的基因组，科学家们发现了水稻叶片发育和光合作用相关的基因，进一步研究揭示了调控这些基因的转录因子，为提高光合作用效率和产量提供了新的途径。
另外，基因组学技术还可以通过基因定位来加速育种进程。
通过建立遗传图谱，科学家们可以在基因组上定位重要性状的位点，进而使用标记选择来辅助育种。
这项技术可以帮助育种者选择携带有利基因的个体，加快育种过程的效率。
II. 基因编辑与基因转化基因编辑和基因转化是分子生物学技术的另一重要组成部分。
通过这些技术，科学家们可以直接改变作物的基因组，以产生更高产量、更好品质和更强抗性的作物品种。
基因编辑技术如CRISPR-Cas9已经在粮食农业育种中取得了巨大的成功。
这项技术允许科学家们精确地改变作物基因组中的特定位点。
通过设计合适的CRISPR RNA和Cas9酶，可以实现基因的增删改。
例如，在水稻中，科学家们利用CRISPR-Cas9技术实现了基因组上特定位点的精确编辑，使得水稻产量得到显著提高。
基因转化技术则是将外源基因导入作物基因组的方法。
这项技术可以为作物引入新的性状，提高作物的抗性和适应性。
例如，将细菌产生的杀虫蛋白基因导入水稻中，可以使水稻获得抗虫性，降低对农药的依赖，提高农作物的产量。
分子生物学技术的研究及应用
分子生物学技术的研究及应用生命科学已经成为了当今人们关注的焦点之一。
在这个领域里，分子生物学技术成为了研究和解析生命功能的关键工具之一。
分子生物学技术是指一系列可以利用DNA，RNA和蛋白质等分子的特性和相互作用，对这些分子进行分析、决解和操作的技术手段。
本文将对分子生物学技术的主要研究方向和应用进行探讨，并且介绍其在生命科学和医学领域的重大贡献。
分子生物学技术的主要研究方向1. 基因组分析：基因组分析是根据高通量技术（例如基因芯片和下一代测序）对DNA序列进行完整的测序、解读和诠释。
这项技术目前已经成为了生命科学和医学领域中的一项基础性技术，可以帮助科学家深入了解基因组的复杂性和生命过程的本质。
2. 转录组分析：转录组分析是对RNA样品的高通量分析，以评估不同组织和生物中的各种基因的表达水平。
这项技术可以标识和描述基因的可变性，以及RNA样品中的异质性。
这项技术不仅可以用于研究代谢通路和基因表达，还可以用于找到新的生物标记物，以诊断和治疗不同疾病。
3. 蛋白质组分析：蛋白质组分析是指对由细胞表达的所有蛋白质的数量和性质进行全面测定和分析的技术。
该技术可以帮助研究人员了解蛋白质互作的性质，发掘许多当前尚未被发现的新的生物标记物或是潜在的医疗靶点。
这项技术在癌症等疾病的预测、诊断和治疗等方面具有广泛的应用。
4. 单细胞分析：单细胞分析是用于在单个细胞水平上进行深入分析的技术，旨在了解全部种群的异质性和细胞之间/内部的功能差异。
这项技术对研究器官发育、神经转化、癌症进展等的各个方面都有重要影响。
分子生物学技术的主要应用1. 临床诊断：分子生物学技术在临床诊断和药物治疗方面已经带了很大的变革。
例如，基于PCR法技术能够获得微量的DNA物质，并且在相当小的标本中检测病原体的存在，而且它高度准确、灵敏、耗时短等特点。
RNAi技术和基因治疗技术也已经成为了多种疾病的治疗新方法，如肿瘤、自身免疫病等。
2. 新药发现：分子生物学技术的进步也正在改变我们发现新药物的方式。
基因组学与后基因组时代研究热点
基因组学与后基因组时代研究热点基因组学是研究生物体全基因组的学科，是现代生物学的重要分支之一、它的研究对象是从DNA水平上解析生物体的遗传信息，并研究基因在不同生物体中的功能和表达。
基因组学的发展使得我们可以更好地理解生物体的遗传性状、基因变异与临床疾病之间的关系等。
然而，基因组学研究已经进入了一个全新的阶段，即后基因组时代。
后基因组时代是指以序列为中心的基因组学研究进一步发展和演变的阶段。
在这个时代中，基因组学研究不再仅局限于基因组的序列分析，还涉及到了更深入的理解和研究，包括基因组的三维结构、基因组的真实功能和相互作用等方面。
以下是后基因组时代的研究热点。
1.三维基因组结构：近年来，研究人员已经开始着手研究基因组中DNA的三维折叠结构。
这些折叠结构对基因的表达起着重要的调控作用，并且与许多疾病的发生也有关联。
通过技术手段的不断发展，我们能够更好地理解和揭示基因组中DNA的三维空间结构，从而对基因调控和疾病的机制有更深入的理解。
2.全基因组的表达调控：基因组中的大部分区域并不会编码蛋白质，但是它们可以调控基因的表达。
这些非编码区域一直是基因组学研究的热点之一、在后基因组时代，研究人员开始着手研究这些非编码区域的作用机制，包括转录调控和转录后调控等。
通过研究这些调控机制，我们能够更好地了解基因的表达调控网络，并对疾病的发生机制有更深入的认识。
3.基因组的演化与群体遗传学：通过研究不同物种之间基因组的比较和演化，我们能够更好地了解不同物种之间的遗传关系。
同时，通过研究人群中基因组的变异和遗传多样性，我们能够更深入地了解人类的进化历史、人群之间的遗传差异以及疾病的遗传基础等。
因此，基因组的演化与群体遗传学成为后基因组时代的研究热点之一4.人类疾病和基因组：通过研究人类基因组与疾病之间的关系，我们能够更深入地了解疾病的遗传基础和发病机制。
在后基因组时代，研究人员可以通过测序技术来对疾病相关的基因进行全面的研究，从而发现与疾病相关的新基因，揭示疾病发生的机制，并为临床诊断和治疗提供更准确的信息。
后基因组时代的生命科学研究
后基因组时代的生命科学研究随着科技的不断进步，生命科学领域也在快速发展。
近年来，后基因组时代的到来，给生命科学研究带来了一场革命。
人们对生命科学的研究方法和理念也在随之发生改变。
本文将围绕“后基因组时代的生命科学研究”这一主题展开阐述。
一、后基因组时代的定义后基因组时代指的是，通过高通量测序技术、质谱技术等先进技术手段，获得的生物大分子的完整信息。
与传统的基因组学研究不同，后基因组时代涵盖了生物体内的全部生物大分子信息，包括DNA、RNA、蛋白质、代谢产物等。
这种全景式的数据分析，已经成为当前生命科学领域中最具前瞻性的研究方向之一。
二、后基因组时代的生命科学研究方向1. 细胞组学细胞组学是后基因组时代的重要研究方向之一。
传统的基因组学主要关注基因的分布和调控，而细胞组学则是从整个细胞的角度去分析生物系统的组成和调控。
研究者们利用多种高通量技术手段，构建了包括DNA甲基化、染色体结构、细胞信号转导等在内的细胞组学数据库，并通过数据分析技术去探究细胞的复杂生物学行为。
2. 生命活动组学生命活动组学研究则是针对整个生命周期内的细胞、组织、器官和整个生物个体，考察和描述其在不同时间点和条件下的生命活动表现。
这种“时间序列”式的研究，通过对不同个体之间、不同时间点之间、不同组织之间的对比分析，来展现真实的复杂生物系统。
3. 代谢组学代谢组学则是从代谢层面上去描述、分析和解释细胞组成和生命活动的研究方向。
研究者们利用代谢产物来描述和深入理解生物体内的各种生物化学反应。
例如，代谢组学研究可以帮助科学家理解肿瘤细胞和正常细胞之间有何不同，为肿瘤的治疗和预防带来更有效的治疗方法。
4. 蛋白组学蛋白质是生物体最具功能性和表现力的分子之一。
蛋白组学则是研究蛋白质组成和调控的研究方向。
研究者们用各种手段，从细胞水平研究到整个组织、器官和生物个体水平，去描述和分析蛋白质在不同组织和生命阶段中的变化和调节。
这对于理解生物的复杂调控机制将有重要的意义。
分子生物学的研究进展和应用
分子生物学的研究进展和应用分子生物学是一门研究生命体系内分子结构、功能、相互关系及其影响的学科。
随着现代科学技术的不断升级与更加深入的研究，分子生物学实现了巨大的进展和突破，并在医学、生物制药、环境保护、食品工业等多个领域得到广泛应用。
1. DNA测序技术的发展DNA测序技术是分子生物学的核心技术之一。
20世纪70年代，萨琳松世以PCR技术快速扩增DNA而被誉为“分子生物学革命的开端”，而DNA测序技术的诞生则给分子生物学发展带来了巨大的推动力。
20世纪90年代初，人类基因组计划的开展，加速了测序技术的发展。
现代的DNA测序技术不仅速度更快，精度更高，而且实现起来更加便捷。
在医学领域中，测序技术被应用于疾病基因测序、肿瘤基因测序、胎儿基因测序等领域，帮助医生更好地诊断和治疗疾病。
2. RNA干扰技术的应用RNA干扰技术是一种用于研究基因功能的技术。
它是利用小分子RNA在细胞内特异性、序列特异性的靶向降解特定mRNA的方法。
在细胞培养系统中，RNA干扰技术可被用于验证某个基因是否参与某个生物过程的调控，或用于研究基因组中每个基因所持续的功能。
在生物医疗、生物工程等领域中，RNA干扰技术被用于疾病基因筛查、药物作用靶点筛查、疫苗研发等多个领域，并发挥着越来越重要的作用。
3. CRISPR/Cas9技术的应用CRISPR/Cas9技术是近年来分子生物学领域的一项重大突破。
它是一种可编程的DNA分子靶向识别与切割技术。
由于该技术具有操作简便、高效、特异性强等特点，使其成为了研究人员进行基因编辑、基因组修饰等领域研究的重要工具。
CRISPR/Cas9技术在规避人类遗传性疾病、改造微生物生产部件、制备人工人类组织、生产新型农作物等领域均有广泛应用。
这种新颖的技术为科学家们提供了一个有效的工具，使科学家们能够更好地探索生物多样性、提高生物工程应用的效率和安全性。
4. 分子影像学技术的应用分子影像学是一种利用显微镜和计算机等技术对生物分子内部及分子分布的定量观察和分析的技术。
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5、疾病的诊断与治疗
从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以 得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯 片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱， 就可以得出病变的DNA信息。这种基因芯片诊断技术以 其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将 成为一项现代化诊断新技术。
Schena等采用拟南芥基因组内共45个基 因的cDNA微阵列（其中14个为完全序列， 31个为EST），检测该植物的根、叶组织 内这些基因的表达水平，用不同颜色的荧 光素标记逆转录产物后分别与该微阵列杂 交，经激光共聚焦显微扫描，发现该植物 根和叶组织中存在26个基因的表达差异， 而参与叶绿素合成的CAB1基因在叶组织较 根组织表达高500倍。
Chapter 5 功能基因组学主 要研究技术
功能基因组学（functional genomics） 是利用结构基因组学提供的信息，以高通量， 大规模实验方法及统计与计算机分析为特征， 全面系统地分析全部基因的功能。
功能基因组学的研究涉及众多的新技术，包 括生物信息学技术、生物芯片技术、转基因和 基因敲除技术、酵母双杂交技术、蛋白质组学 技术、反义核酸技术等技术。
靶片段：DNA、寡核苷酸、RNA等。 探 针：mRNA， 或是以mRNA为模板合成的
cDNA。 标记物：常采用荧光剂，如Cy3、Cy5，同位素、
地高辛等。
示例：原位喷印合成基因芯片
芯片原位喷印合成原理与喷墨打印类似， 不过芯片喷印头和墨盒有多个，墨盒中装 的是四种碱基等液体而不是碳粉。喷印头 可在整个芯片上移动并根据芯片上不同位 点探针的序列需要将特定的碱基喷印在芯 片上特定位置。
linkage, and genetic variability.
分子生物学技术在基因分析中的应用
分子生物学技术在基因分析中的应用分子生物学技术是指利用分子生物学研究中的一系列技术手段，对生物体的分子结构和功能进行分析和探索的科学技术。
它在基因分析中起着至关重要的作用，为我们深入了解基因的结构、功能和调控机制，解析基因与疾病之间的关系提供了有力的工具。
本文将重点介绍分子生物学技术在基因分析中的应用。
第一，PCR技术。
聚合酶链式反应(PCR)是一种通过体外扩增DNA片段的技术，它能够以指数级别复制目标DNA序列，从而使我们可以在样本中找到只有一两个拷贝的DNA。
PCR技术在基因分析中的应用广泛，如检测基因突变、基因型分析、DNA指纹鉴定等。
此外，PCR技术还可以与其他分子生物学技术结合，如RT-PCR技术用于检测基因表达、实时荧光定量PCR技术用于定量基因表达等。
第二，基因测序技术。
基因测序技术是通过测定DNA序列来揭示基因信息的一种重要手段。
DNA测序技术的发展使得我们能够高效地测定基因的序列，从而研究基因功能、寻找疾病基因等。
近年来，高通量测序技术的快速发展，如二代测序(NGS)技术，进一步降低了基因测序的成本和时间，大大促进了基因分析的发展。
第三，基因克隆技术。
基因克隆技术是指将感兴趣的DNA序列插入到载体中，形成重组DNA分子的技术。
利用基因克隆技术，科学家可以克隆一些基因并进行进一步的研究，如基因表达、蛋白质结构与功能、基因调控机制等。
此外，基因克隆技术还有助于构建基因库、表达蛋白质等育种和生物制药方面的应用。
第四，基因组学研究。
基因组学是研究生物体完整基因组的组成、结构、功能和演化的科学。
分子生物学技术在基因组学研究中起着关键作用。
通过对基因组DNA的测序、比较基因组学和功能基因组学等技术手段，科学家可以对基因组进行全面的研究，解析基因在生物体内的分布和功能，揭示基因的演化规律以及基因与疾病之间的关系。
后基因组时代的分析利器
化 用药 的一 个 重 要 发展 方 向 。 随着 基 因芯 片技 术 的发 展和 成 本 的降 低 ， 基 因芯 片 技术将 会成 为药 物个 体 化的必 须 检测 手段 之 一 ， 药物 基 因组 学 这 门
病理 状 态或 外界干 预 时基 因表 达谱 的
信 息 ，定量 描述 基 因的表 达 水平 ，不 仅 有助 于未 知功 能基 因 的筛选 和未 知 基 因的 克隆 ， 而且 还 可 以根据 基 因表 达 模 式 ， 过 适 当的 生物 信 息学 分 析 通 方法 ， 获取 基 因 与基 因之 间相 互 关 系 的重 要信 息 。现在 已逐渐 应 用 到医 学 基 础研 究 、 床 医学诊 断 、 临 药物 筛 选 、 指 导 临 床 用药 等 方 面 。
（ ｃｅ ｃ ） 别 发表 了人类 基 因组工 （ ｉｎ ｅ）分 Ｓ 作框 架 图 （ｈ ｒ ｆ ｇ ｎ ｍｅ ，这 ｔ ｅ ｄ ａｔ ｅ ｏ ）
是人 类 基 因组计 划 （ ｍａ ｅ ｏ Ｈｕ ｎ Ｇ ｎ ｍｅ Ｐ ｏｅ ｔ ＨＧＰ）实施 以来取 得 的最 重 ｒｊｃ ，
大进 展 ， 时预 示着 基 因组 研 究 已开 同 始 从 结 构 基 因 组 学 向功 能 基 因组 学 （ ｕ ｃｉｎ ｌＧｅ ｏ ｃ ）和蛋 白质组 Ｆ ｎ ｔ ａ ｎ ｍｉｓ ｏ 学 （ ｒｔｏ ｃ ）过 渡和 转化 ，标志 Ｐ ｏｅ ｍｉｓ 着 “ 基 因组 时代 （ ｏ ｔ ｎｏ ｃ 后 ｐ ｓ ｇｅ ｍｉ ａ ｅ ”的 到来 。在 功能 基 因组 学 研究 ｇ） 中 ， 因表 达分 析 占有 非 常重 要 的地 基 位 。作 为基 因表达 的第一 步 ，获 得转 录 水平 的有 关信息 不 仅对研 究基 因调 节 网 必 不可 少 ， 且对 了解结 构 基 因 而
羊口疮病毒ORF129基因重组质粒的构建及其在BHK-21细胞中的表达
第 ５期
白刚等 ： 羊 口疮病毒 Ｏ ＲＦＩ ２ ９基因重组质粒 的构建及其在 Ｂ ＨＫ ２ １细胞 中的表达
ｂ ｙ ＯＲＦＶ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ．
白刚 ， 贾 杰 ， 何 小 兵 ， 王 盈 盈 ， 何 妍 萍 吴润 ， 景 志 忠Ｌ 。
（ １ ． 甘肃农业大学动物 医学 院， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ７ ０ ； ２ ． 中国农业科学 院兰州兽医研究所 ， 家畜疫病 病原生物学 国家重点 实验 室， 农业部兽医公 共卫 生重 点实验室 ， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ４ ６ ）
第～作者 ： 白刚 （ １ ９ ８ ７） ， 男， 硕士研究生 ， 主要从事人兽共患病及病原与宿主分 子生物学和免疫学研究． Ｅ ｍａ ｉ ｌ ： ｂ ａ ｉ ｇ ． １ ｏ ｖ ｅ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ 通信作者 ： 吴润 ， 男， 教授 ， 博 士生导师 ， 主要从事兽医微 生物学 与免疫学的研究． Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｗｕ ｒ ｕ ｎ ＠ｇ ｓ ａ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 景志忠 ， 男， 研究员 ， 博士生导师 ， 主要从事人兽共 患病及病原与宿主分子生物学 和免疫学研究． Ｅｍａ ｉ ｌ ： ｚ ｈ ｉ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ￣ ＠１ ６３ ” 课题 （ ２ ０ １ １ ＡＡ１ ０ Ａ２ １ １ ） ； 甘肃省农业 生物技术研究专项 （ Ｇ ＮＳ Ｗ－ ２ ０ １ ２ — １ ６ ） ； 家畜疫病病原生物学国家重点实 验室 自 主研究课题．
Ｂ ＡＩ Ｇａ ｎ ｇ ～， Ｊ Ｉ Ａ Ｈｕ ａ ｉ — ｊ ｉ ｅ ， ＨＥ Ｘｉ ａ ｏ ｂ ｉ ｎ ｇ 。 ， Ｗ ＡＮＧ Ｙｉ ｎ ｇ — ｙ ｉ ｎ ｇ 。 ， ＨＥ Ｙ ａ ｗｐ ｉ ｎ ｇ ～，
一种基于PCR技术的染色体步移方法[发明专利]
![一种基于PCR技术的染色体步移方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f0a9583fd15abe23492f4d15.png)
专利名称：一种基于PCR技术的染色体步移方法专利类型：发明专利
发明人：景志忠,刘太安,房永祥
申请号：CN201310291978.3
申请日：20130712
公开号：CN103361338A
公开日：
20131023
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种基于PCR技术的染色体步移方法。
本发明是以目标DNA序列为模板，在已知序列处设计并合成两条向未知序列端延伸的巢式特异性引物P1和P2，根据P2设计确定互补的P3引物，首先以P1引物引导DNA单链的合成，利用末端加尾酶在合成的单链DNA3’端先加上多于15个的任意第一碱基，再在第一碱基后加上多于15个非互补的第二碱基；将前述的加尾后的DNA单链为模板，以P2和P3为引物扩增未知基因或调控元件序列。
申请人：中国农业科学院兰州兽医研究所
地址：730046 甘肃省兰州市城关区盐场堡徐家坪1号
国籍：CN
代理机构：兰州振华专利代理有限责任公司
代理人：张晋
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分子生物学在干细胞研究中的应用
分子生物学在干细胞研究中的应用干细胞是能够自我复制并生成多种特定类型细胞的一类细胞，其在医学和生物技术领域具有重要的潜力。
随着分子生物学技术的发展，研究人员可以更深入地了解细胞功能和发育过程，进而提高干细胞的应用效果。
在干细胞研究中，分子生物学技术为我们提供了更多的解决问题的手段，尤其是在干细胞的分化和复杂信号通路研究方面取得了重要的进展。
一、基因编辑技术在干细胞研究中的应用基因编辑技术是指通过改变细胞DNA序列来实现特定基因的介入或剪切。
这种技术被广泛应用于干细胞研究中，以实现特定基因的操作和检验。
其中CRISPR/Cas9是目前最常用的基因编辑技术之一。
其通过选择特定的核酸序列来实现在目标DNA上引入特定的改变，因此，这种技术可以用来研究基因功能和疾病机制，同时还可以用来产生有效的治疗策略。
例如，科学家最近使用CRISPR技术对干细胞进行了基因编辑，以产生有效的治疗对象，如不育症、癌症和某些遗传性疾病等。
这种技术也可以用来生产更多有效的干细胞，以进一步加快干细胞研究的发展。
二、转录组学在干细胞研究中的应用转录组学是研究细胞内所有基因表达的领域，它可以为科学家提供有关细胞功能和发展过程的重要信息。
特别是，在干细胞研究中，转录组学可以帮助科学家了解各种细胞类型之间的转化规律，以及分化过程中基因表达图谱的变化。
通过研究干细胞的转录组图谱，科学家可以更好地了解细胞的发育过程，从而更好地控制干细胞的分化。
这对于生产更多有效的干细胞，以及开发有效的干细胞治疗方案非常重要。
三、蛋白质组学在干细胞研究中的应用蛋白质组学是指研究细胞内所有蛋白质的领域，它可以为我们提供有关蛋白质功能和生理活动的重要信息。
在干细胞研究中，蛋白质组学可以帮助科学家了解不同基因表达的影响，同时它也可以帮助科学家了解不同细胞类型内部蛋白质互作网络的变化。
通过分析干细胞的蛋白质组图谱，科学家可以设计更加高效的干细胞分化和繁殖过程。
它还能够帮助科学家优化干细胞治疗策略，以实现更好的治疗效果。
分子生物学技术的发展与应用前沿
分子生物学技术的发展与应用前沿分子生物学技术是指基于DNA、RNA、蛋白质等分子的结构和功能，研究生命活动及其调控的技术。
在生命科学领域中，分子生物学技术一直是一项非常重要的研究方向。
它主要涉及基因克隆、蛋白质分离和鉴定、基因工程、蛋白质工程、基因表达、基因组学等方面，可应用于医学、药学、农业、环境保护、食品工业等领域。
一、现代分子生物学的发展分子生物学的研究从20世纪50年代开始，当时研究人员通过X-射线照片的分析和化学方法探索DNA的化学结构及其在遗传信息传递中的作用。
20世纪60年代到70年代，DNA重组技术的出现，催生了基因工程、DNA选择性切割酶、基因克隆等技术的问世，人们实现了在体外复制DNA，比较准确地描述了基因组序列，并通过转基因技术将外源基因导入了真核生物或原核生物体内在新世纪初期，人们提出了“基因组学”这一专门研究全基因组结构和功能的领域，这项技术已成为分子生物学研究的重要分支。
例如，利用基因芯片技术可以分析数万条基因信息，可广泛用于肿瘤、心血管疾病等领域的疾病标记和诊断。
此外，高通量测序技术的发展，使得基因组和转录组的研究变得更加便捷、精准。
而深度挖掘、多组织比对、功能注释等分析手段，也使得分子生物学领域的关键问题获得了更加准确、全面的解答。
二、分子生物学技术在癌症研究中的应用前沿基于分子生物学技术的研究有着广泛的应用，其中包括了癌症的基因检测和治疗研究。
一些先进的研究手段如单细胞测序技术，局部治疗手法，肠道菌群治疗等均源于分子生物学技术。
例如，应用基因芯片技术和测序技术，人们已经发现了很多肿瘤相关的基因变异，在肿瘤诊断、分层治疗、个体化治疗等方面有着重要的应用前景。
癌症的治疗是分子生物学技术的前沿领域，利用产生特异性效应的药物靶向癌细胞，可以实现更为有效的癌症治疗。
近年来，CART-T细胞疗法也在癌症治疗中得到了广泛的应用，CART-T这一技术应用T细胞特异性受体基因工程技术，获得了生物学的变革性成功，并在临床应用中获得了一系列的成功。
后基因组时代的分子生物学技术_景志忠
综述专论后基因组时代的分子生物学技术景志忠,才学鹏(中国农业科学院兰州兽医研究所,甘肃兰州 730046) 中图分类号:Q75 文献标识码:A 文章编号:1000-6419(2003)02-0030-06 2000年6月26日,人类基因组计划(human genome project,HGP)与Celera公司的负责人共同宣布了人类基因组工作框架图的完成,2001年2月分别将自己测定的框架图发表在“Nature”和“Sci-ence”向大众公布。
同时,模式生物基因组计划(model organism genome project,MOGP)已完成了大肠埃希氏菌(Escherichia coli)、流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)、酿酒酵母(Saccha-rom yces cerev isiae)、秀丽线虫(Caenorhabditis ele-gans)、果蝇(Drosophila melanogaster)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)的基因组全序列测定和图谱的绘制等工作。
另外小鼠(M us musculs)等哺乳动物基因组计划也取得了很大进展。
所有这些,标志着基因组学研究已由静态碱基测序的结构基因组学(structural genomics)转入到动态生物学功能注释的功能基因组学(functional genomics)即后基因组时代(post-genome era)。
前者代表基因组研究分析的早期阶段,以建立生物体高分辨遗传、物理和转录图谱为主;后者代表基因组研究分析进入了一个新阶段,即利用结构基因组学提供的信息,系统研究基因的功能,它以高通量、大规模试验方法及统计与计算机分析为特征。
后基因组时代的分子生物学技术主要包括功能基因表达概况、功能蛋白质组学、比较基因组学和生物信息学等技术[1～5]。
1 功能基因表达概况研究基因表达概况是比较不同组织和不同发育阶段,正常状态和疾病状态,以及体外培养的细胞中基因表达模式的差异。
后基因组时代的生物技术与应用
后基因组时代的生物技术与应用随着科学技术的不断发展，生物技术领域也取得了飞速的进展。
基因组学的出现，改变了我们对生命科学的认知和研究手段。
然而，随着后基因组时代的到来，传统的生物技术也在不断演进和完善。
本文将介绍后基因组时代的生物技术与应用，深入探讨其在医疗、农业、环境保护等方面的重要性和潜力。
一、基因组编辑技术的突破基因组编辑技术是指通过人为手段对生物体的基因组进行精确和高效的编辑。
在后基因组时代，这项技术成为了生物研究领域的热点。
其中最著名的技术是CRISPR-Cas9系统，它通过靶向特定基因序列实现基因组的精准编辑。
CRISPR-Cas9系统不仅可以用于基础科学研究，还有着广泛的应用前景。
在医疗领域，基因组编辑技术为人类的基因病治疗提供了新的思路。
研究人员可以通过编辑患者体内异常基因，纠正遗传性疾病的发生。
举例来说，基因组编辑技术可以用于治疗囊性纤维化病、血液病等一系列遗传性疾病，为患者带来新的希望。
在农业领域，基因组编辑技术也被广泛应用于作物的改良和优化。
通过编辑作物基因组中的关键基因，科学家们可以增加作物的产量、提高抗病虫害能力以及提高抗旱能力，从而满足不断增长的人口需求和粮食安全的问题。
这项技术还可以应用于粮食品质的改进，提供更加营养丰富的食品。
二、合成生物学的崛起合成生物学是利用工程原理和设计原则来构建和改造生物系统的新兴学科。
在后基因组时代，合成生物学的发展引起了广泛关注。
通过合成生物学的方法，研究人员可以设计和合成出具有特定功能的生物体、酶或化合物。
合成生物学在化学合成、药物开发、能源生产等方面具有广泛的应用。
举例来说，科学家们利用合成生物学方法成功合成了抗癌药物阿奇霉素，为治疗癌症提供了新的药物选择。
此外，利用合成生物学的原理，我们还可以开发新的能源生产方式，例如利用微生物发酵合成生物柴油和生物乙醇等。
这些能源替代品有望解决目前能源紧缺和环境污染的问题。
三、基因组学与环境保护后基因组时代的生物技术在环境保护方面也发挥着重要作用。
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综述专论后基因组时代的分子生物学技术景志忠,才学鹏(中国农业科学院兰州兽医研究所,甘肃兰州 730046) 中图分类号:Q75 文献标识码:A 文章编号:1000-6419(2003)02-0030-06 2000年6月26日,人类基因组计划(human genome project,HGP)与Celera公司的负责人共同宣布了人类基因组工作框架图的完成,2001年2月分别将自己测定的框架图发表在“Nature”和“Sci-ence”向大众公布。
同时,模式生物基因组计划(model organism genome project,MOGP)已完成了大肠埃希氏菌(Escherichia coli)、流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)、酿酒酵母(Saccha-rom yces cerev isiae)、秀丽线虫(Caenorhabditis ele-gans)、果蝇(Drosophila melanogaster)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)的基因组全序列测定和图谱的绘制等工作。
另外小鼠(M us musculs)等哺乳动物基因组计划也取得了很大进展。
所有这些,标志着基因组学研究已由静态碱基测序的结构基因组学(structural genomics)转入到动态生物学功能注释的功能基因组学(functional genomics)即后基因组时代(post-genome era)。
前者代表基因组研究分析的早期阶段,以建立生物体高分辨遗传、物理和转录图谱为主;后者代表基因组研究分析进入了一个新阶段,即利用结构基因组学提供的信息,系统研究基因的功能,它以高通量、大规模试验方法及统计与计算机分析为特征。
后基因组时代的分子生物学技术主要包括功能基因表达概况、功能蛋白质组学、比较基因组学和生物信息学等技术[1～5]。
1 功能基因表达概况研究基因表达概况是比较不同组织和不同发育阶段,正常状态和疾病状态,以及体外培养的细胞中基因表达模式的差异。
基因表达分子模式研究,一是制作mRNAs的表达谱,二是研究蛋白质表达谱即收稿日期:2001-11-12;修回日期:2003-01-25作者简介:景志忠(1966),男,甘肃省静宁县人,副研究员,博士生。
蛋白质组学(这pro teomics)。
在转录水平研究基因表达的经典方法有RT-PC R、RNase保护试验、RNA 印迹杂交等方法,但这些方法只能一次做一个或几个基因。
目前,随着各种生物基因组计划的深入研究,必须借助新的技术如微点阵(micrioarray)和基因表达系列分析(serial analy sis of gene expression, SAGE)等技术进行大规模、高通量的基因表达分析[6]。
1.1 差别显示1992年真核生物m RNA的差别显示(differen-tial display,DD)技术建立,它可以快速而可靠地同时比较两个以上的细胞群体或组织的基因表达差异。
经DNase处理的高纯度的总RNA用T11XY引物(X=A/C/G;Y=A/C/G/T)进行反转录,其产物作为下一步PCR的模板,PCR底物使用标记的核苷酸,使用与反转录相同的T11XY引物和随机引物10mer各一套。
这样就可以扩增出一个亚群的总cDNA,然后总cDNA进行凝胶电泳放射自显影,通过cDNA带谱的比较就可鉴定出差异扩增的cDNAs。
1.2 代表性差异分析代表性差异分析(representational difference analysis,RDA)先是用于鉴别2个复杂基因组的差异而建立的,以后结合减法杂交和PCR技术的优势用于分析基因差别表达。
首先,用从2个不同的群体获得的mRNA,分别称为tester和driver(对照),进行反转录,用多位点限制性酶消化后,在cDNA的两端连上linker,然后进行PCR,产生不同基因池的最初代表。
tester和driver的cDNAs的linker经消化后,再在它的两端连上一个新的linker,尔后把tester和driver的cDNAs以1∶100的比例混合,过量的driver cDNAs是为了促进在2个cDNA间的杂交,然后通过其两端的引发位点进行PCR,只扩增tester cDNA产生的同源双链。
RDA的主要优势是,通过稀有表达的tester序列的一个富集步骤,只特异性扩增存在于一个cDNA池中的片段。
1.3 表达序列标签一个细胞或生物的基因表达模式决定了其基本的生物学性状。
在微生物中编码区域的鉴定可以通过对整个基因组测序而实现。
对于真核生物存在着基因的非邻接组织结构,这就需要表达序列标签(ex pressed sequence tags,ESTs)。
ESTs的最重要的特征之一是能够用于鉴定由基因组得来的编码区。
重叠的ESTs序列可以装配为一个个重叠框(con-tig),从而可以确定一个基因的整个m RNA序列。
利用产生的数据库和ESTs,对区分表达和未表达的基因组区域将会有很大的帮助。
公用的ESTs数据库可以在芯片上比较研究基因表达,差异表达的基因可以通过把一种起源的序列信息与一个特定器官或细胞类型的ESTs数据库比较而鉴定。
ES Ts测序会产生大量的序列信息,从而给出基因表达状态的概况[7]。
1.4 cDNA微点阵和DNA芯片技术cDNA微点阵和DNA芯片技术都是基于reverse No rthern杂交以检测基因表达差异的技术。
二者的基本原理是把几百甚至几万个cDNA、EST 或基因特异的寡核苷酸密集排列在硅片、玻璃片、聚丙烯或尼龙膜等固相支持物上,作为探针,把靶DNA标记后与微点阵进行杂交,用相应的检测系统进行检测,根据杂交信号强弱及探针的位置和序列,即可确定靶DNA的表达情况以及突变和多态性的存在。
其技术优点是可以同时对大量基因,甚至整个基因组基因的表达差异进行对比分析。
cDNA微点阵技术是Schena等1995年发展起来的,其主要优点是灵敏度极高,能检测十万分之一的低丰度的mRNA;使用几种不同颜色的荧光染料标记探针,在同一张微点阵膜上进行一次杂交试验,就可以同时分析不同细胞间或不同环境下基因表达的差异[8,9]。
1.5 基因表达系列分析基因表达序列分析(serial analysis of gene expression,SAGE)的主要理论依据是:来自cDNA 3′端特定位置的一段9～11bp长的序列能够区分基因组中95%的基因,这一段特异的序列被称为SAGE标签。
通过对cDNA制备SAGE标签并将这些标签串联起来,然后对串联的上述标签进行测序,不仅显示标签所代表的基因在特定组织中是否表达,还可以根据各标签出现的频率确定所代表基因的表达丰度。
它可以同时、大量地分析转录本。
基本方法是mRNA用生物素化的oligo-dT引物进行反转录,然后用多位点限制酶(锚定酶,AE)切割,纯化后分成两等份(A和B),分别连上含一个Ty peⅡS限制性酶的识别位点的引物(A′和B′)。
此类酶的识别序列与切割序列有一定的距离。
再用相应的TypeⅡS限制性酶(标签酶,TE)切割并将其中消化了的未结合的DNA部分洗脱下来,洗脱下来的DNA片段经连接后用引物A′和引物B′扩增。
PCR 后,用锚定酶除去A和B引物位点,产生的黏性末端使DNA片段串连接起来。
然后将串联体克隆到载体中进行测序,便可得到该体系所有转录本的表达情况[10,11]。
2 蛋白质组学研究一般来讲,大部分细胞生命活动发生在蛋白质水平而不是RNA水平,因此即使知道了全部基因的表达概况也难以阐明基因的实际功能,基因在生物体的功能最终由其编码的蛋白质在细胞水平上体现。
1994年Wasinger等提出了蛋白质组的概念,即由基因组编码的全部蛋白质。
从这个定义看,蛋白质组内蛋白质的数目应该等于基因组内编码蛋白质的基因的数(准确地说是ORF的数目)。
但在生物体内这样的蛋白质组是不存在的,从基因表达的角度看,蛋白质组中蛋白质的数目总是少于基因组中ORF的数目。
但从蛋白质修饰的角度看,蛋白质的数目又远远大于基因组中ORF的数目。
基因组基本是不变的,而蛋白质组是动态的,具有时空性和可调节性,能反映某基因的表达时间、表达量,以及蛋白质翻译后的加工修饰和亚细胞的分布等。
因此,功能蛋白质组学的概念就诞生了[12～14]。
所谓功能蛋白质组就是指在特定的时间、特定环境和试验条件下基因组活跃表达的蛋白质。
功能蛋白质只是总蛋白质组的一部分。
研究蛋白质组的技术包括蛋白质的分离、鉴定等方面。
2.1 蛋白质组的分离技术2.1.1 双向凝胶电泳技术 1975年,O′Farrells 首次建立了双向凝胶电泳技术(2-dimensional gel electropho resis,2-DE),并应用它成功地分离出约1000种大肠埃希氏菌(Escherichia coli)蛋白。
它的基本原理是,首先进行等点聚焦,蛋白质沿pH 梯度分离至各自的等电点,随后再沿垂直的方向进行分子量的分离。
目前2-DE技术存在着如何提高分辨率和重复性的问题。
该技术包括3种蛋白质分离技术。
①ISO-DALT(isoelectric focus DA LT):以O′Farrells技术为基础,用载体两性电解质在管胶内建立pH梯度,随着聚焦时间的延长,pH梯度不稳,易产生阴极漂移。
②NEPHGE(non-equilibrium pH g radient electroresis):用于分离碱性蛋白。
如果聚焦达到平衡状态,碱性蛋白会离开凝胶基质而丢失。
因此,在等电区域的迁移须在平衡之前完成。
③IPG-DALT(immobilized pH g radient DA LT):发展于20世纪80年代早期。
由于固相pH梯度的出现解决了pH梯度不稳的问题,所以IPG通过immobi-line共联于丙烯酰胺产生固定的pH梯度,克服了IEF(isoelectric focus)的缺点,从而达到高度的重复性。
2.1.2 “双向”高效柱层析 先进行一次分子筛柱层析,从柱上流出的蛋白峰自动进入第二向层析,通常是利用蛋白质表面疏水性进行分离的反向柱层析。
第二次分离的原理与双向电泳中利用蛋白质等电点分离完全不同。
与双向电泳相比,它的优点是可以适当放大,分离的蛋白质较多以供鉴定;另一个优点是流出的蛋白质可以直接进入质谱进行鉴定。
2.2 蛋白质的鉴定技术采用2-DE技术分离蛋白质组,那么随之而来的问题是数千个蛋白如何被鉴定。
这里不介绍传统的蛋白质鉴定技术,如免疫印迹法、内肽的化学测序、已知或未知蛋白的共迁移(co-migratio n)分析等,重点介绍蛋白鉴定的质谱技术(mass spectrome-try,MS)、图像分析技术、Edman降解法测定N端序列以及蛋白质在生物体内的鉴定技术等。