研究新基因的功能
基因功能研究
Probe mixture
Scan with two wave length scanner
Data analysis, finding new gene sequences and differential expression gene
肝癌基因表达谱变化分析 与肝癌的诊断 肝癌的基因调控机理研究 从基因表达谱特征诊断肝癌
基因功能研究的方法
生物信息学－以计算机为主要工具，开发各种软件，对日益增长的DNA、RNA和蛋白质的序 列和结构等相关信息进行收集、储存、发行、提取、加工、分析和研究，同时建立理论模型， 指导实验研究。 基因芯片－已知基因组全部或部分信息，进行的高通量基因功能研究； 差异显示技术－基因组信息知之甚少或未知，但有明确的表型差异样本；包括 mRNA差异显示（mRNA-Differential Display，mRNA-DD）， 抑制性消减杂交（Suppression Subtractive Hybridization，SSH） cDNA代表性差异分析（cDNA Representational Difference Analysis，cDNA-RDA） …… 过表达研究－将一个外源的基因构建于表达载体或病毒载体或由转座子携带，转入特定细胞， 分析基因和特定表型的关联性； RNAi干扰－将一段与靶序列完全配对的双链RNA引入特定细胞，该双链RNA与靶序列结合后， 导致靶序列断裂，进而引起靶序列的降解，从而阻止靶基因的表达，籍此分析基因和特定表 型的关联性； 转基因－将一个外源的基因构建于表达载体或病毒载体或由转座子携带，通过基因工程方法， 使外源基因整合入模式生物的基因组，并且在模式生物体内稳定表达特定外源基因，籍此分 析基因和特定表型的关联性； Knockout or knockdown动物模型－在整体水敲除或敲减特定基因，分析基因和特定表型的关 联性
基因功能研究的新方法
基因功能研究的新方法近年来，随着科技的飞速发展，科学家们对基因功能研究提出了新的方法。
传统的方法主要是通过基因敲除、基因表达调控和蛋白质相互作用等手段，来研究基因在生命过程中的作用。
然而，这些方法存在一些局限性，如不适用于所有基因，无法准确定位基因在细胞中的功能区等。
现在，我们介绍几种新的基因功能研究方法。
一、人工合成基因人工合成基因是一种全新的研究方法，它通过化学合成技术合成人工基因，进而研究其功能。
这种方法相较于传统方法具有以下优势：1. 可以设计和合成任意长度、任何碱基序列的DNA，因此可以快速建立大规模的基因库和基因芯片。
2. 对于难以获取的天然基因，人工合成基因可以用来替代，以便进行功能的研究。
3. 可以通过人工合成的基因来验证生物体内哪些基因是真正发挥作用的。
二、基因启动子的重组基因启动子是控制基因表达的开关。
传统的研究方法是将基因启动子与一个荧光蛋白基因连接起来，然后将其插入到实验生物中，通过观察细胞发出的荧光信号来研究基因启动子的功能。
然而，这种方法只能研究单个基因的启动子，并且无法控制启动子在不同组织或时间点的表达模式。
现在，一种新的基因启动子的重组技术被提出。
这种方法是通过将基因启动子与荧光蛋白基因分别放入两个DNA片段中，然后再将它们组合起来，形成一个完整的“基因启动子荧光蛋白基因”，即可研究这个基因的启动子功能，同时还可以控制这个基因在不同组织和时间点的表达模式，从而更全面地了解基因在生命过程中的作用。
三、CRISPR技术CRISPR技术是目前最为流行的基因编辑技术。
它可以精准地切割DNA，粘贴新的基因或删除基因。
这种技术不仅可以用于基因治疗，还可以用于基因功能研究。
CRISPR技术可以用于体细胞基因编辑或胚胎基因编辑，以快速建立基因敲除或敲入的细胞系，从而研究其变异后的性状，从而探究这些基因在生物体中的功能。
这些新的基因功能研究方法为科学家们提供了更准确和全面的研究手段。
基因功能研究方法浅介
基因敲入方法的设计十分简单， 是一个类似于 普通基因敲除方法的一步同源重组过程。不同之处 在于， 设计打靶载体时， 需将靶基因第一个外显子的 并将新的暂替换基因置于靶基因的 ( 端序列缺失， 调控序列之下， 使其能精确地按照靶基因的调控模 式表达。采用这种方法不仅能用一种基因置换另一 种基因， 而且可以系统地改变基因的结构， 分析其蛋 白产物各功能区的作用。 哺乳动物的 ! % * ， +!, 和 ! % % 基因编码单一 ! 类别的进化上保守并且对胚胎期和后期生长发育至 关重要的转录因子。但对于为什么是 ! % * 的缺失 而非 +!, 或 ! % % 的缺失可以导致淋巴细胞发育停 ! 滞却 不 是 很 清 楚。为 了 了 解 在 哺 乳 动 物 发 育 中 研究者 ! % * 和 +!, - ! % % 特异性功能的分子基础， ! 构建并检验了包括在 ! -% 和 ! &, 外显子中有微小 突变以及用人 +!, 的 <’() 序列取代 ! -% 和 ! &, 外显子的 ! % * 基因敲除突变。结果发现， !% * 基 因编码的蛋白在支持 " 淋巴细胞的发育中起着添 加剂的角色， 此外还发现由 ! % * 内源启动子驱动的 既支持 " 淋巴细胞的发 +!, 能够取代 ! % * 的功能， ［-$］ 育 。
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研究基因功能的方法
研究基因功能的方法
基因功能的研究思路主要包括:
1.基因的亚细胞定位和时空(发育期或梯度药物处理浓度,不同组织/器官)表达谱;
2.基因在转录水平的调控(可以通过genomewalkingPCR或通过已有的资源库寻找该基因的启动子等转录调控区域,通过单杂交或ChIP等技术,寻找该基因的转录调控蛋白)
3.细胞生化水平的功能研究(也就是蛋白蛋白作用复合体的寻找验证,具体方法有酵母双杂交,GSTpulldown,co-IP,BRET,FRET,BiFc等等,对该基因的表达产物做一个细胞信号转导通路的定位)
4.gain-of-function&loss-of-function:也就是分别在细胞和个体水平,做该基因的超表达和knockdown(或knockout),从表型分析该基因的功能.
功能研究应从完整的分子-细胞-个体三个层次研究,综合分析.
关于基因的表达和定位，可以这样去做：
1.mRNA水平检测基因表达：选择表达目的基因的组织/细胞（发育不同时期、机体不同部位、加处理因素...），提取RNA，反转录，做RT-PCR或realtimeRT-PCR，检测基因的表达情况/变化。
（或者以northernblot、Rnaseprotectionassay方法，检测基因的mRNA 表达情况/变化。
）
2.蛋白质水平检测基因表达：选择相应的组织/细胞，以Westernblot、免疫组化（OR免疫荧光)检测目的蛋白的表达。
3.检测目的蛋白的细胞定位：将目的基因克隆至带荧光标签（如GFP）的表达载体，在适合的模式细胞中表达，在活细胞中观察蛋白的细胞定位。
基因编辑新技术的用途
基因编辑新技术的用途目前主要有4种基因编辑新技术的用途，分别为：1、基因功能研究2、基因治疗3、构建模式动物4、改造和培育新品种1、基因功能研究基因敲除是在活体动物上验证基因功能必不可少的逻辑环节，但是传统的基因敲除方法需要通过复杂的打靶载体构建、ES 细胞筛选、嵌合体动物模型选育等一系列步骤，成功率受到多方面因素的限制。
即使对于技术比较成熟的实验室，利用传统技术敲除大鼠或小鼠身上的某个基因一般也需要1 年以上。
基因编辑新技术则不然，敲除基因高效快速，是研究基因功能的有力工具。
ZFN 技术已在大鼠、小鼠、斑马鱼、果蝇、拟南芥、玉米、烟草等模式生物或经济物种的细胞或胚胎中以及包括诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells，iPSC)在内的人体外培养细胞系中成功地实现了内源基因的定点突变，其中在果蝇、斑马鱼、大鼠等物种中还获得了可以稳定遗传的突变体。
2009 年，威斯康辛医学院、Sangamo Biosciences、Sigma- Aldrich 等多家机构使用ZFN 技术，成功培育出首只靶基因敲除的大鼠，而且带有该突变的大鼠所生育的后代同样带有该基因突变。
2、基因治疗传统的基因治疗是将正常的基因片段引入细胞中替代有缺陷的基因，但这种方法难以精准控制，可能产生很大的毒副作用。
基因编辑新技术可以精确定位，在靶位点进行修正或进行基因切除，达到基因治疗的目的。
Bacman 等人利用TALEN 技术清除了来自于病人线粒体内的有病DNA。
这是TALEN 首次应用于线粒体基因的编辑，这项研究有望用于治疗母系遗传的线粒体病。
Li 等人利用ZFN 技术能在染色体上精确定位的优势，通过“剪切”和“粘贴”基因，在实验小鼠体内实现了血友病治疗，避免了传统基因疗法带来的插入诱变风险，首次取得了基因组编辑在基因疗法上的突破。
3、构建模式动物根据人类疾病所构建的动物模型，对研究这些疾病的发生及其治疗有着重要意义。
促细胞增殖新基因TOX的功能研究
（ １ ．Ｄｅ ｐａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｉ ｍｍｕ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｂａ ｓ ｉ ｃ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｐｅ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ， Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ９ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ２ ． Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆｏ ｒ Ｈｕ ｍａ ｎ Ｄｉ ｓ ｅ ａ ｓ ｅ Ｇｅ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ｓ ， Ｐｅ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ， Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ９ １ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ３ ． Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ
ｘ 对 细胞 增 殖 及 细 胞 周 期 的 影 响 ． 结果表 明 ：
Ｔ ＯＸ 基 因定 位 于人 ８号 染 色体 ｑ １ ２ ． １ 上， 全长 ４ １ ３ １ ｂ ｐ ， 编码 ５ ２ ６个 氨 基 酸 ， 该 蛋 白质 分 子 质 量 约 为 ５ ７ ｋ ｕ ， 含 有
９个 外 显 子 和 ８个 内含 子 ， 其 编 码 蛋 白为 高迁 移 率 蛋 白 家族 成 员 ， 能 参 与基 因调 控 等 生 理 过 程 ； Ｔ Ｏ Ｘ 基 因在 白 血 病 细胞 系 Ｊ ｕ ｒ ｋ ａ ｔ 和Ｒ ａ ｊ ｉ 中 高表 达 ， 并定位于细胞核 中； 对 细胞 生 长 曲 线 绘 制 及 细 胞 周 期 分 析 表 明 ， Ｔ Ｏ Ｘ 能 够 使
摘 要 利 用 Ｇ ｅ ｎ Ｂ ａ ｎ ｋ中的 数 据 ， 通过 聚 合 酶 链 式 反 应 （ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ａ ｓ ｅ ｃ ｈ ａ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｐ Ｃ Ｒ） 从人 的 ｃ ＤＮＡ 文 库 中克 隆得 到 功 能 基 因 Ｔ ＯＸ（ ｔ ｈ ｙ ｍｏ ｃ ｙ ｔ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ — ａ ｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｅ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ｂ ｏ ｘ ） ， 运 用 生 物 信 息 学 分 析 其 结 构 特
生物进化中的新基因诞生与功能创新
生物进化中的新基因诞生与功能创新生物进化是生命演化过程中最为关键的一环，它始终围绕着适应环境的需求不断推进。
在这个过程中，新基因的诞生和功能创新起着重要的作用。
本文将探讨生物进化中新基因产生的机制以及新基因带来的功能创新。
一、新基因的产生机制新基因的产生主要通过以下几种机制实现：1.基因重组：基因重组是新基因产生的关键机制之一。
在基因重组的过程中，不同基因的片段进行重组和重排，从而产生新的基因组合。
这种机制在生物进化中起着重要的作用，能够带来新的功能和适应性。
2.基因复制：基因复制是新基因产生的另一种重要机制。
通过基因复制，原有的基因可以产生多个副本，并在副本上发生基因突变，从而形成新的基因。
这种机制能够增加基因的多样性，促进生物的进化和适应。
3.跨物种基因转移：跨物种基因转移是指基因从一种物种转移到另一种物种的过程。
这种机制使得新的基因可以在不同的物种中诞生，从而产生新的功能和特征。
跨物种基因转移在生物进化中扮演着至关重要的角色，推动了生物多样性的生成和发展。
二、新基因的功能创新新基因的产生带来了功能的创新，为生物进化提供了新的资源和选择。
新基因的功能创新主要表现在以下几个方面：1.新功能的获得：新基因可以通过突变或重组等机制，在其序列中引入新的功能。
这些新功能可以使得生物在适应环境中具备更高的生存优势，从而推动了生物的进化。
2.基因重组的创新：基因重组不仅可以产生新基因，还可以使得已有的基因在序列上发生改变，从而产生新的功能。
这种重组创新的机制使得生物能够快速适应环境变化，进化出更复杂的功能网络。
3.跨物种基因转移的创新：跨物种基因转移使得生物可以获得其他物种的某些功能和特征。
这种创新机制使得生物能够从其他物种中获益，并在进化中发展出新的特征和适应性。
三、新基因的重要意义新基因的产生和功能创新对生物进化具有重要的意义：1.推动生物进化：新基因的诞生和功能创新为生物提供了新的资源和选择，推动了生物在演化过程中的进化。
新基因功能研究的策略和方法
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利用转基因技术，则可将外源基因引入动物体 内，建立携带而且能够遗传给子代旳转基因动物 模型，经过对转基因动物旳表型分析研究外源基 因旳功能，目前已经利用转基因技术建立了数千 种转基因动物，而且还能够经过在携带外源基因 旳载体上加上组织特异性开启子等手段，从而控 制外源基因在特定旳时间或特定旳组织器官体现。 利用转基因动物来研究基因功能旳优势在于它是 一种在活体水平上旳多维旳研究体系，能够从分 子到个体水平进行多层次、多方位旳研究。
同步，因为人类全基因组测序已经完毕，所以与其完全同源基因组DNA
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序列及其染色体定位信息，而无需进行荧光原位 杂交等基因染色体定位技术，进而还可经过分析 其内含子、外显子序列及其调整位点，推测其可 能旳基因体现调控方式。即经过此法拟定了富含 亮氨酸反复序列蛋白新基因旳基因组DNA序列及 其染色体定位。
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此类技术中最常用旳主要为反义寡核苷酸 （ASON）、核酶和RNA干扰（RNAi）技术。
然而，涉及这3种技术在内旳该类技术均具有 诱导干扰素和其他细胞因子体现等非特异性效应， 另外，它们也会因为作用与和靶分子序列相近旳分 子而产生脱靶效应，其中，ASON因使用剂量大，其 非特异性效应最大；而RNAi旳这两种副效应最小。
用expay软件分析氨基酸序列同源性
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主要是经过联网或数据库行蛋白质是基因功 能旳体现者和施行者，而蛋白质旳构造则是蛋白质 执行生物学功能旳基础，所以对新基因所编码蛋白 质旳功能域分析将对推测新基因功能提供极其有价 值旳信息。目前，已经有大量被发觉旳蕴藏于蛋白 质构造中旳与特定生物学活性有关旳所谓保守模体。
基因结构与功能的研究
基因结构与功能的研究基因是生物体中一种非常基本的遗传物质，它包含了指导生命过程的遗传信息。
基因结构和功能研究是生命科学中非常重要的一个方向，它涉及到了生命的本质，对于人类的生命健康和疾病治疗等方面具有很大的意义。
一、基因结构的研究基因结构是指基因的内部结构，包括基因的序列和组成等方面。
在基因结构的研究中，最常用的方法就是DNA测序技术。
DNA测序技术已经发展成为一个高度自动化和高通量的技术，能够以非常高的精度和速度对DNA序列进行测定。
同时，近年来还涌现了一系列新的DNA测序技术，如单分子测序技术、纳米孔测序技术等，这些技术的出现进一步推动了基因结构研究的发展。
基因结构的研究不仅包括基因本身，还包括基因间的相互作用和调控机制等。
例如，比较基因组学可以比较不同物种间的基因组结构和演化等方面的差异，这对于理解不同物种的起源、形态和进化有着重要意义。
二、基因功能的研究基因功能是指基因所编码的蛋白质和RNA的作用和生物学功能，从而决定了生命的各种性质。
在基因功能研究中，最常用的方法就是功能基因组学。
功能基因组学以高通量测序技术为基础，主要研究基因和基因产物的表达、调控和相互作用关系等方面，以揭示基因的功能和生物过程的调控机制等。
基因功能的研究面临的主要挑战包括：多样性、复杂性和可重复性。
多样性指的是不同个体、不同组织和不同病例之间存在的基因表达差异；复杂性指的是生命过程本身的复杂性，需要对多重调控系统进行研究；可重复性指需要对实验结果进行验证和再现，以确保结果的可靠性。
三、基因结构和功能的关系基因结构和功能之间存在着密切的关系。
基因的结构和序列确定了其所编码的蛋白质或RNA的种类和序列，从而决定了其功能。
另一方面，基因产物的功能又决定了其在生物过程中的表现，不同的调控机制和相互作用关系也可以影响基因的功能发挥。
因此，在基因结构和功能的研究中，两者需要同时进行。
近年来，随着基因编辑技术的不断发展和应用，基因结构和功能研究正在进入一个全新的时代。
基因功能的研究方法
摘
要
人 类 基 目组 计 划 的顺 利 进 行 使 基 因 功 能 研 究 成 为 生命 科 学领 域 中 的 重 大 课 题 ， 因转 导 、 义 技 术 、 基 基 反 转
中圈分类号
随 着 人 类 基 因 组计 划 的 顺 利能研究成 为生命科学 领域 中的重太课 题 ， 基 目前
基 因 功 能 研 究 方 法 主 要 有 基 因 转 导 、 义技 术 、 基 园 和 基 反 转
的基 因 的 ３端 加 上 ｐｌ ｏ Ａ信 号 后 ， 达 水 平 至少 提 高 １ ｙ 表 Ｏ倍 ，
体 ｍ Ｎ 。 Ｒ Ａ
因剔除 、 色体转导 、Ｎ 染 Ｒ Ａ干 涉 等
１ 基 固转 导技 术
将 月的 基 因转 导 入 某 一 细 胞 中 ， 过 观 察 细 胞 生 物 学 行 通 为 的娈 化 来 认 识 基 因 的 功 能 ， 目前 应 用 最 多 、 术 最 成 熟 是 技 的 基 因 功 能 研 究 方 法 由 于 基 用 表 达受 转 导 效 率 和 是 丙 持 续 稳 定 表 达 两 方 面 因 素 影 响 因 此 需 慎 重 选 择 转 导 系 统 ‘： 常 用 的 基 因 转 导 系 统 分 为 非 病 毒性 表 达 系统 和 病 毒 性 表 达 系 统
因 和 基 因剔 除 、 色 体 转 导 、ｈ 染 Ｒ Ａ干 涉 等 是 目前 研究 幕 因功 能 的 主 要 方 法 ． 的 技 术 不 断 涌 现 ， 各 有 其 特 点 和 局 新 且
限性 。 关键词 基 因 功能 基 甩 转 导 ． 义核 苷 酸 ．转基 冈 ．基 因 剔 除 ． 色 体 转 导 ． Ｎ 反 染 Ｒ Ａ干 涉 叩 ５ ３ 文 献 标 识码 ｃ 文 章 编 号 ｌ０ 一０ １ ２０ ） ｔ １ ７ ４ ０ ｏ３ ６ Ｉ０ ２ ０ 一 １ — ０ ０
植物基因功能研究的主要方法_3215
植物基因功能研究的主要方法随着植物基因组计划的实施和完成，大量的基因组数据库和EST数据库得以建立和完成，因此产生的问题是成千上万新基因的功能有待分子生物学家鉴定。
研究植物基因功能主要有两种策略：正向遗传学和反向遗传学策略。
正向遗传学是传统的方法，策略是通过筛选天然或人工产生的突变体进而克隆相关目标基因，即从功能（表型）－突变体－基因，最后得到具有相关功能（如对干旱敏感或耐旱）的基因，常用手段是图位克隆并结合一些基因差异表达筛选技术（如差减杂交、差异显示PCR、差异显示分析等）。
反向遗传学的策略是从已知的基因序列入手鉴定其功能，研究手段包括基因的互补实验、超表达、反义抑制、基因敲除、基因激活等。
采用反向遗传学鉴定基因功能是基因组计划由结构基因组学过渡到功能基因组学的必然要求。
目前，植物抗逆性功能基因的研究策略主要集中在利用差减杂交、差异显示PCR、差异显示分析、cDNA微阵列（或基因芯片）等技术筛选与逆境胁迫相关的表达序列标签（EST）或转录因子，然后利用反向遗传学等技术对转录因子的功能进行研究。
正向遗传学手段主要集中在抗逆性状的遗传分析和QTL定位方面，然而目前尚无抗逆性状QTL基因克隆的报道；通过突变体抗逆筛选的途径主要是在模式植物拟南芥中，特别是克隆了一大批与ABA合成或ABA 敏感性有关的基因，例如ABA不敏感的abi8突变体(Brocard-Gifford et al., 2004)。
近年来许多国家（特别是我国）的水稻突变体数量剧增，为通过抗逆筛选克隆基因奠定了基础。
综合利用这些研究手段可以全面地了解植物对胁迫响应的复杂机制和相互作用以及相应的信号传导途径，从而为更加高效地利用基因工程技术来提高植物的抗逆性奠定基础。
下面就几种常见的研究抗逆基因功能的策略作简要介绍。
1. 超量表达（Over-expression）超量表达是指将目的基因全长序列与高活性的组成型或组织特异型启动子融合，通过转化获得该基因产物大量积累的植株，从而扩大该基因在生理生化过程中的效应，这部分扩大的效应带来的与正常植株在各种表型上的差异有助于帮助理解基因功能。
研究植物基因功能的策略和方法_3110
研究植物基因功能的策略和方法研究植物基因功能主要有两种策略：正向遗传学（forward genetics）和反向遗传学（reverse genetics）策略。
正向遗传学即通过生物个体或细胞基因组的自发突变或人工诱变，寻找相关表型或性状改变，然后通过图位克隆并结合一些基因差异表达筛选技术（如差减杂交、差异显示PCR、差异显示分析等）从这些特定性状变化的个体或细胞中找到对应的突变基因，并揭示其功能，例如遗传病基因的克隆。
反向遗传学的原理正好相反，人们首先是改变某个特定的基因或蛋白质，然后再去寻找与之有关的表型变化，例如基因剔除技术或转基因研究。
简单地说，正向遗传学是从表型变化研究基因变化，而反向遗传学则是从基因变化研究表型变化。
研究植物体内基因功能的方法主要有以下几种：（1）基因功能丧失或减少，即筛选目的基因功能部分丧失或全部丧失的突变体，比较其与野生型的表型差异来确定该基因功能；（2）基因功能增加或获得，即筛选目的基因高水平表达的植株，比较其与相应对照植株（野生型植株，功能丧失突变体或模式植物植株）差异，观察其表型性状变化来鉴定基因功能；（3）基因异位表达（Ectopic expression），通过定向调控靶基因的时空表达模式来研究基因功能；（4）微阵列（Microarray）是一种在全基因组水平对基因表达进行高通量检测的技术；（5）酵母双杂交技术（Yeast two-hybrid system）用于分析基因产物即蛋白质之间的互作。
1 基因功能丧失或减少以前，通常通过筛选自然突变体来获得基因功能部分或全部丧失的突变体，但概率较低；现在一般通过各种人工方法来获得合适突变体。
人工产生基因功能丧失的方法有插入突变、反义抑制（antisense suppression）、共抑制（cosuppression）、双链RNA干扰（double-stranded RNA interference, dsRNAi）。
最新基因功能的研究方法
相关性可从已知的同源基因推测新基因的功能。
根据同源性预测基因时必需注意以下几点：
1. 一般认为aa的一致性或相似性在25%以上 可视为同源基因；
2. 同源性与相似性的含义不同，如aa顺序的 80%的相似性不能称为同源性。
3. 一致性常指同一位置同一aa在整个多肽序 列中所占的比例，而相似性除一致性aa外 还包括可取代aa的成员，因此相似性aa的 比例总是高于一致性aa。
之间相互作用的影响 2.6 利用酵母双杂交建立基因组蛋白连锁图(Genome Protein
Linkage Map）
3. 开放读框顺序标签(open-reading-frame sequence
tags,OSTs）
确认DNA顺序中的基因序列后，下一个问题 就是探知其功能，这是基因组研究的一个难度 很大的领域。
1.1 基因敲除（Gene knock-out） ➢ 概念：基因敲除除可中止某一基因的
表达外，还包括引入新基因及引入定 点突变。 即可以是用突变基因或其它基因敲除 相应的正常基因，也可以用正常基因 敲除相应的突变基因。
➢ 基因敲除是80年代后半期应用DNA同源重 组原理发展起来的一门新技术。80年代初， 胚胎干细胞（ES细胞）分离和体外培养的 成功奠定了基因敲除的技术基础。
基因功能的研究方法
一、计算机预测基因功能 二、实验确认基因功能 1．基因失活是功能分析的主要手段
1.1 基因敲除（Gene knock-out）
1.2 基因敲除的技术路线 1.3 基因敲除的主要应用领域及国内外研究进展 1.4 基因失活的表型效应有时不易分辨
2．转座子突变库的构建
2.1 插入序列 2.2 实验步骤
基因功能研究方法
反义技术的两种技术路线:
将表达与体内基因或mRNA互补序列的基因转入体内， 使细胞表达与目标基因互补的mRNA失活，从而阻断目 标基因的表达；
体外合成mRNA互补的核苷酸类似物，通过静脉注射等 途径进入细胞，特异性的与目标mRNA作用。
反义寡聚核苷酸 与mRNA特异性结 合，阻断翻译过 程。
的部位，如球形或纤维状结构，他们介于二级结构和三级结构之间。
激活结构域:指转录因子中与转录起始复合体接触与互作的结构部
位。
优势：
它可应基因序列，它检测的相互作用在体 内发生，无需额外的纯化步骤。
删除、置换、修饰等手段重建DNA序列,使之成为靶载体； (2)将靶载体导入小鼠的胚胎干细胞中,使外源DNA与胚胎干
细胞基因组相应部分发生同源重组,将靶载体的DNA 序列 整合到内源基因组中；
(3)将胚胎干细胞受体细胞注入小鼠的囊胚，将这些囊胚 导入假孕母鼠子宫中，产生的雄性嵌合鼠子代与正常 的雌鼠交配即可获得生殖系统携带该基因的纯合鼠， 进而分析被剔除基因的功能。
优点： 可使导入基因的水平与内源基因相当,并且具有类似 于天然的剪接机理,适用于复杂的基因功能分析。
YAC要具备的主要功能成份
1）着丝粒：mitosis姊妹染色单体和减I同源染色体分离之必需。 2）端粒：保护染色体末端免受核酸酶的侵袭。 3）自主复制序列（ARS）元件：是染色体自主复制的复制起点。 构建YAC需要4个短序列：2个端粒，着丝粒，ARS元件
4.2 基因敲入 基因敲除技术已经成为研究基因功能的强有力手段，但对
于许多基因来说，简单的失活常导致令人费解的无改变 的表型。最常见的解释是某些其它基因取代了靶基因的 功能，但要在普通基因敲除小鼠中证明这一点十分困难。 基因敲入即通过基因打靶用一种基因替换另一种基因以 确定它们是否具有相同功能。
基因功能分析的基本策略
基因功能分析的基本策略一、利用转基因模型研究基因的功能1转基因动物：是指用人工方法将外源基因导入或整合到基因组内，并能稳定传代的一类动物。
2基本原理：将目的基因（或基因组片段）用显微注射等方法注入实验动物的受精卵或着床前的胚胎细胞中，使目的基因整合到基因组中，然后将此受精卵或着床前的胚胎细胞再植入受体动物园的输卵管（或子宫）中，使其发育成携带有外源基因的转基因动物。
导入基因的方法有显微注射法、胚胎干细胞法、逆转录病毒感染法、精子载体法。
二、利用基因敲除模型研究基因的功能1基因打靶：是指通过DNA定点同源重组，改变基因组中的某一特定基因，从而在生物活体内研究此基因的功能。
若定向敲除某个基因，称为基因敲除，若定向将一段基因序列替代另一段基因序列，称为基因敲入。
2同源重组：是指发生在同源序列间的重组，它通过链的断裂和再连接，在两个DNA分子同源序列之间进行单链或双链片段的交换。
又称基本重组。
3基因敲除：是目前在体内研究基因功能的最佳方法，是指通过DNA同源重组定向的将外源基因插入宿主细胞染色体DNA，从而使特定基因在细胞内或生物或体内失活的过程。
4基因打靶的必备条件：胚胎干细胞（ES）、打靶载体5打靶载体的筛选标志：neo（新霉素）阳性筛选标志；HSV-tk阴性筛选标志。
6基因敲除的基本程序：①打靶载体的构建②打靶载体导入ES细胞③基因敲除ES细胞注射入胚泡④胚泡植入假孕小鼠的子宫中⑤嵌合体的杂交育种7构建打靶载体的基本过程①获得目的基因的同源片段，将此DNA片段克隆到一般的质粒载体中；②从重组质粒中切除目的基因的大部分同源DNA序列，只留部分序列在线性质粒载体的两端；③将neo基因克隆到带有目的基因同源顺序的线性质粒中，使之位于残留目的基因同源顺序的中间；④在目的基因同源顺序的外侧线性化重组质粒载体，将HSV-tk基因克隆到此线性载体中。
三、通过抑制或沉默基因表达对基因的功能进行分析研究1利用反义RNA抑制基因表达水平2利用RNAi技术在细胞中沉默特定基因已研究其功能1。
突变体分析对基因功能的探究
突变体分析对基因功能的探究随着人类对基因的研究不断深入，突变体分析成为一项重要的工具，用于研究基因在生物体内的特定功能。
突变体指的是某个基因发生了突变，导致基因产生了一个新的表型或者改变了原有的表型。
突变体分析就是通过筛选和研究突变体中基因的变化，来了解基因在某个生物过程中的功能、调节和互作方式。
突变体是基因研究中的一大突破，突变体分析已成为现代基因研究的重要手段。
通过突变体分析，我们可以在基因底层了解生命的运行机制，解释生命的重要性和神奇之处。
突变体分析通过不同的技术探寻基因本身的性质，找出基因可以控制哪些重要的生命过程。
突变体分析可分为亲代诱变、后代筛选和基因克隆三个环节。
亲代诱变是通过环境因素作用于生物，导致其基因产生突变，形成不同的表型。
后代筛选则是在后代中进行基因筛选，找出表型有特异性变化的突变体；基因克隆则是确定突变体中突变基因的位置和结构，以便研究其功能。
突变体分析往往可以成功解释许多神秘现象和疑难病症。
例如，在一些遗传病的病因研究中，科学家往往首先会用突变体分析找出疾病的基因突变，然后通过对患者基因质量的改善来治愈疾病。
也就是说，突变体分析的实际应用是非常广泛的。
在作物育种领域中，基于突变体剪枝技术，科学家们成功培育出多个新型经济作物的品种。
而在人类医学领域中，基于突变体分析，科学家们为治疗先天性疾病和肿瘤等方面提供了方案和希望。
通过对突变体的研究，我们不仅能够了解基因是如何影响生命过程的，还可以预测某个基因在特定疾病的发展中扮演的角色，从而指导疾病的防治和治疗。
同时，其他科学领域，例如生态学、进化论和生物学等，也在广泛地应用突变体分析技术。
总的来说，突变体分析是一项科研中不可或缺的工具，它提供了关于细胞和生命活动的基本信息。
如何利用突变体分析技术发现新的基因和生命意义，再现生命的神秘和复杂之处，是我们应该关注和深入研究的话题。
新基因的作用
新基因的作用
新基因的作用是促进生物体的适应性和进化。
这些基因在生物体内发挥重要的作用，可以影响生物体的生长、发育和代谢等过程。
一些新基因可以促进微生物蛋白让细胞健康生长，这些基因在促使微生物适应环境变化的过程中扮演着重要的角色。
另外，一些新基因可以通过基因融合机制与其他基因进行组合，产生新的结构特征和新的功能，从而影响物种的适应性。
此外，新基因的发现和研究也为人类育种提供了重要的资源和手段。
例如，通过研究水稻的新基因，科学家可以开发出更具适应性和生产效率的优质水稻品种。
总之，新基因在生物体适应环境和进化中发挥着重要的作用，同时也为人类育种和农业生产提供了重要的资源。
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基因功能的研究思路主要包括:
1.基因的亚细胞定位和时空(发育期或梯度药物处理浓度, 不同组织/器官)表达谱;
2.基因在转录水平的调控(可以通过genome walking PCR或通过已有的资源库寻找该基因的启动子等转录调控区域, 通过单杂交或ChIP等技术, 寻找该基因的转录调控蛋白)
3.细胞生化水平的功能研究(也就是蛋白蛋白作用复合体的寻找验证,具体方法有酵母双杂交, GST pulldown, co-IP, BRET, FRET, BiFc等等,对该基因的表达产物做一个细胞信号转导通路的定位)
4.gain-of-function & loss-of-function: 也就是分别在细胞和个体水平,做该基因的超表达和knockdown(或knockout), 从表型分析该基因的功能.
功能研究应从完整的分子-细胞-个体三个层次研究, 综合分析.
关于基因的表达和定位，可以这样去做：
1. mRNA水平检测基因表达：选择表达目的基因的组织/细胞（发育不同时期、机体不同部位、加处理因素...），提取RNA，反转录，做RT-PCR或real time RT-PCR，检测基因的表达情况/变化。
（或者以northern blot、Rnase protection assay方法，检测基因的mRNA表达情况/变化。
）2. 蛋白质水平检测基因表达：选择相应的组织/细胞，以Western blot、免疫组化（OR免疫荧光)检测目的蛋白的表达。
3. 检测目的蛋白的细胞定位：将目的基因克隆至带荧光标签（如GFP）的表达载体，在适合的模式细胞中表达，在活细胞中观察蛋白的细胞定位。
1 首先应当表达该基因，原核基因最好原核表达，真核基因最好真核表达。
2 蛋白质的功能首先观察这种蛋白是膜蛋白还是分泌型蛋白，通过软件分析都可以预测。
3 功能分析可以通过基因树，探究此基因与其他基因的同源性，然后用表达的蛋白进行分析。
4 再有考虑到蛋白相互作用往往介导了蛋白的功能，可以应用酵母双杂交技术和噬菌体展示技术筛选能与此基因表达的蛋白相互作用的蛋白。
5 发现与其相互作用的蛋白后可以通过与其相互作用蛋白的功能推测。
6 可以通过体外过表达此基因观察各种信号通路的改变从而推测其功能。