基因研究方法

Using cluster analysis to identify sets of genes that are coordinately regulated
4 Sample Exp (... 4 ...
HDAC2 transcripts were 45 fold down regulated in 2 sets of HDAC2-/ventricle samples
E14.5
HDAC2 highly expresses in heart region during embryonic development
HDAC2 expression levels in heart
Yin Z et al. (2007). Nat. Med. 13, 324-331.
对表达于特定组织、 对表达于特定组织、特定阶段的功能基因 的筛选
基因表达的研究方法
Mehta D. et al., 2010. Curr. Psychiatry Rep. 12, 135-144.
Yin Z, Kwang J & Sin YM.
Carp interleukin-1 beta in the role of an immuno-adjuvant
Mouse jumonji
Human RAN binding protein 1
NCI_CGAP_Zkid1: adult kidney NIH_ZGC_8: Liver NIH_ZGC_26: ovary, 1 year old female NIH_ZGC_21: skin, normal adult NIH_ZGC_6: testis NIH_ZGC_27: whole body, 30dpf NIH_ZGC_29: 30dpf, whole body, probable males Sgano SJD adult male: whole body, adult male NIH_ZGC_28: whole body, female
特异性功能基因的筛选和寻找方法: 特异性功能基因的筛选和寻找方法
1）对表达于特定组织、特定阶段的功能基因的筛选 ）对表达于特定组织、 2）对在特定的生理过程中表达的的功能基因的筛选 ） 3）自然突变及基因诱变的表现型筛选观察与其基因定位 ） 4）同已知的具有特定功能的基因的相关基因的筛选和研究 ）
Cell division cycle 20 homolog Stromal antigen Rec8-like 1 SMC-like 1 Polymerase, epsilon 2 (p59 subunit) Cyclin C Telomerase reverse transcriptase Cell division cycle 37 homolog 3.7 7.6 7.4 4.8 8.1 9.2 9.5 5.6
TABLE 2. Comparison of some gene expression levels in HDAC2 null heart with microarray analysis
Gene
Cell cycle, proliferation, meiosis, coenzyme metabolism
Fold difference of expression compared with WT
Muscle development, contraction
Troponin T3 Myosin light chain ATPase, Ca++ transporting, cardiac muscle, fast twitch 1 Myosin, heavy polypeptide 6, cardiac muscle, alpha Tropomyosin 2, beta myogenin Actinin alpha 3 myozenin -26.3 -24.3 -7..8 -6.5 -6.3 -7.6 -.7.2 -3.2
Identification of trapped genes by 5’ RACE Gene X
RNA
Exon 1 ß geo trap
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
ß geo primer 1
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
Prime cDNA with Reverse Transcriptase
分子细胞生物学研究方法
(一)功能基因的筛选方法 一 功能基因的筛选方法
特异性功能基因的筛选和寻找方法: 特异性功能基因的筛选和寻找方法
1）对表达于特定组织、特定阶段的功能基因的筛选 ）对表达于特定组织、 2）对在特定的生理过程中表达的的功能基因的筛选 ） 3）自然突变及基因诱变的表现型筛选观察与其基因定位 ） 4）同已知的具有特定功能的基因的相关基因的筛选和研究 ）
Identified Pathway (DAVIS): NFAT and Hypertrophy of the heart (Transcription in the broken heart)(Mus musculus) suppressed in HDAC2 null
Myocyte enhancer factor 2C (MEF2c)
3’ 5’
cDNA
Enzymatically add tag sequence to cDNA 3’ end
3’ 3’ 5’
PCR amplify with primers to tag sequence and ßgeo
一、对自然突变的观察、收集和研究 对自然突变的观察、 二、基因诱变导致突变品种的产生 1。物理诱变 （如放射线、紫外线照射） 。 如放射线、紫外线照射） 2。化学诱变剂 （如ENU， N-ethyl-N-nitrosourea) 。 ，
Generation of mutants with developmental defects in zebrafish by ENU mutagenesis
3.0 mM ENU Treatment 35 muatnt lines/320 F2 families
Peng J. et al. (2004). Chinese Sci. Bullet. 49: 2154-2158.
对基因突变的个体的获取及分析
一、对自然突变的观察、收集和研究 对自然突变的观察、 二、基因诱变导致突变品种的产生 1。物理诱变 （如放射线、紫外线照射） 。 如放射线、紫外线照射） 2。化学诱变剂 （如ENU， N-ethyl-N-nitrosourea) 。 ， 3. DNA插入 插入 a. DNA片段插入 片段插入 b. 病毒插入 c. 转座子插入
对表达于特定组织、 对表达于特定组织、特定阶段的功能基因的筛选
一、文献查阅
对表达于特定组织、 对表达于特定组织、特定阶段的功能基因的筛选
一、文献查阅 二、充分利用GeneBank、SymAtlas(/SymAtlas/)、 充分利用 、 、 ZFIN等网上公共资源 等网上公共资源 a. 直接查阅基因表达信息
鱼类研究的遗传资源
Cossins A and Crawford DL. 2005. Nat. Rev. in Genetics, 6, 324-333.
对表达于特定组织、 对表达于特定组织、特定阶段的功能基因 的筛选
一、文献查阅 二、充分利用网上公共资源 三、对组织细胞特定过程中差异表达基因的筛选
FISH & SHELLFISH IMMUNOLOGY 10 (4): 375-378 MAY 2000
Induced cDNA List:
Interleukin-1 Janus kinase-2 Transforming growth factor-ß1 Heat shock protein 70 Heat shock protein 90 Elongation factor-1ß Bleomycin hydrolase Cytochrome c oxidase subunit II Cytochrome C oxidase subunit III Novel ests
一、文献查阅 二、充分利用GeneBank、SymAtlas(/SymAtlas/)、 充分利用 、 、 ZFIN等网上公共资源 等网上公共资源 a. 直接查阅基因表达信息 b. 对大量的est资源进行利用和分析 对大量的 资源进行利用和分析: 资源进行利用和分析 如H_ZGC_15: embryo, 2-8hpf NIH_ZGC_18: embryo, 18-20hpf NCI_CGAP_Zemb2: embryo, 24hpf GISZF001: embryo, 0-72hpf NCI_CGAP_Zemb3: embryo, 72hpf Zebrafish adult retina cDNA: adult eye, retina 1-2 year old NIH_ZGC_9: eye, 72hpf NIH_ZGC_22: Gill NIH_ZGC_17: adult heart
Gene trapping
SA
ATG
βgeo reporter pA
Insertional mutations Accessible to molecular analysis Tag gene for expression analysis Efficient: single transfection gives 100s of mutations But, random insertions lack precision & intronic location
WT1
WT2
null1
null2
Selected Condition Tree: 4 Sample Exp (Default Interpretation) Colored by: 4 Sample Exp (Default Interpretation) Gene List: P in 2 of 4 (20210)
对基因突变的个体的获取及分析
一、对自然突变的观察、收集和研究 对自然突变的观察、
Double muscle cattle Myostatin mutant
Splotch mice
对基因突变的个体的获取及分析
一、对自然突变的观察、收集和研究 对自然突变的观察、 二、基因诱变导致突变品种的产生
对基因突变的个体的获取及分析
HDAC expression in various normal and cancerous cells
De Ruijter AJ et al. 2003. Biochem. J. 370: 737-749. (review)
E11.5
E12.5 15.5 17.5 P 3
15
25
65
α-HDAC2 α-tubulin
Perctment
Driver cDNA
Test cDNA
cDNA subtraction cloning
Yin Z., et al. (2003). JBC. 278: 22838-22845.
Using DNA microarrays to monitor the expression of thousands of genes simultaneously
Gata binding protein 4 (Gata 4)
Thymoma viral proto-oncogene 1 (Akt)
Calmodulin 1
Alpha-actin, skeleton muscle (α-actin)
Cossins A and Crawford DL. 2005. Nat. Rev. in Genetics, 6, 324-333.