功能基因组学
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功能基因组学
二、分子生物学基本知识
基因和基因组
基因表达
转录、翻译 原核细胞：一种RNA聚合酶 真核生物
▪ 转录因子：通用转录因子、激活转录因子、结构转录因子、 负调节因子
▪ 三种RNA聚合酶 ▪ RNA加工：剪切、泛编辑、插入编辑、超编辑 ▪ 表观遗传：RNAi、DNA甲基化 ▪ 翻译：核糖体、趾纹分析
编码蛋白质的基因和snRNA基因由RNA聚合酶II负 责转录
顺式调控元件 Fra Baidu bibliotek式作用因子
真核细胞表达体系
两套复制起点和选择标记、真核细胞转录和翻译所 需的调控元件（启动子、多聚A加尾信号等）
酵母表达体系 昆虫细胞杆状病毒表达体系 哺乳动物细胞表达体系
六、基因功能研究的主要方法
通过动物模型研究人类基因的功能
结构域加倍：编码结构域的基因片段因不等交换、滑序复 制或其它原因发生了重复，使表达产生的蛋白质中出现多 个结构域
外显子洗牌：不同基因中编码不同结构域的片段彼此连接、 组合产生了新基因
三、核酸操作
核酸的分离和检测 核酸的序列测定 限制性内切酶 受体细胞和载体 基因的克隆和鉴定方法 基因定位和基因组作图
组成型：依赖于启动子结构 调节型：依赖于调控蛋白的活性 σ因子 终止子、ρ因子
五、原核与真核细胞表达体系
原核细胞的表达体系
大肠杆菌表达体系
遗传背景清楚，繁殖快、成本低，表达量高、表达产物 容易纯化、稳定性好、抗污染能力强、适用范围广
对表达的蛋白质产物不能进行翻译后修饰，高表达易发 生错误折叠，容易导致表达产物没有活性，本身还有内 毒素和毒性蛋白
四、基因的结构与表达分析
结构分析
计算机预测、实验证实
寻找基因的重要区域
凝胶阻滞实验：用来寻找能够与蛋白质结合的DNA 序列
DNA足迹法：DNA酶保护法
基因表达分析
对分离和定性的基因进行修饰，分析修饰结果 制备探针，检测mRNA分子的多少
五、原核与真核细胞表达体系
原核基因的表达调控
二、分子生物学基本知识
基因和基因组
基因组的进化特征
基因起源的分子机制：基因组加倍、水平基因的转移、基 因重复、外显子洗牌、可移动元件的转座和逆转座、基因 分裂、基因融合
水平基因的转移：遗传物质从一个物种通过各种方式转移 到另一个物种
基因重复：不断积累各种突变，大部分重复基因只可能通 过无功能的形式保存下来
转基因动物与克隆动物 动物乳腺生物反应器 动物模型和基因敲除技术
通过蛋白质相互作用研究基因的功能
酵母双杂交技术 表面展示技术 免疫共沉淀技术 蛋白质亲和层析技术
六、基因功能研究的主要方法
通过定点突变技术研究基因的功能
PCR定点突变技术
通过基因表达谱和表型变化研究基因的功能
基因表达的差异分析 功能补偿分析和突变体库技术 数据库搜索与基因功能验证 基因芯片技术和基因表达谱分析
二、分子生物学基本知识
基因和基因组
基因组：C值 原核生物的基因组：操纵子结构、重叠基因 真核生物的基因组：
非重复序列、中度重复序列、高度重复序列 隔离子：阻断周围的DNA序列之间的相互作用 沉默子：阻断增强子与反式激活因子的作用、破坏转
录起始复合物，不具有方向性 基因座：基因座控制区（LCR） 基因家族
启动子、目的基因编码序列和转录终止序列、受体细胞
非融合表达：外源基因被插入到表达载体上的强启动子 和核糖体结合位点的下游，以外源基因mRNA自身的 AUG为翻译起始密码
融合表达：分泌型、带纯化标签、表面呈现、带伴侣
融合方式产生的蛋白质N端带有大肠杆菌细胞蛋白质的一部 分氨基酸序列
真核基因表达调控
二、分子生物学基本知识
基因和基因组
基因表达
转录、翻译 原核细胞：一种RNA聚合酶 真核生物
▪ 转录因子：通用转录因子、激活转录因子、结构转录因子、 负调节因子
▪ 三种RNA聚合酶 ▪ RNA加工：剪切、泛编辑、插入编辑、超编辑 ▪ 表观遗传：RNAi、DNA甲基化 ▪ 翻译：核糖体、趾纹分析
编码蛋白质的基因和snRNA基因由RNA聚合酶II负 责转录
顺式调控元件 Fra Baidu bibliotek式作用因子
真核细胞表达体系
两套复制起点和选择标记、真核细胞转录和翻译所 需的调控元件（启动子、多聚A加尾信号等）
酵母表达体系 昆虫细胞杆状病毒表达体系 哺乳动物细胞表达体系
六、基因功能研究的主要方法
通过动物模型研究人类基因的功能
结构域加倍：编码结构域的基因片段因不等交换、滑序复 制或其它原因发生了重复，使表达产生的蛋白质中出现多 个结构域
外显子洗牌：不同基因中编码不同结构域的片段彼此连接、 组合产生了新基因
三、核酸操作
核酸的分离和检测 核酸的序列测定 限制性内切酶 受体细胞和载体 基因的克隆和鉴定方法 基因定位和基因组作图
组成型：依赖于启动子结构 调节型：依赖于调控蛋白的活性 σ因子 终止子、ρ因子
五、原核与真核细胞表达体系
原核细胞的表达体系
大肠杆菌表达体系
遗传背景清楚，繁殖快、成本低，表达量高、表达产物 容易纯化、稳定性好、抗污染能力强、适用范围广
对表达的蛋白质产物不能进行翻译后修饰，高表达易发 生错误折叠，容易导致表达产物没有活性，本身还有内 毒素和毒性蛋白
四、基因的结构与表达分析
结构分析
计算机预测、实验证实
寻找基因的重要区域
凝胶阻滞实验：用来寻找能够与蛋白质结合的DNA 序列
DNA足迹法：DNA酶保护法
基因表达分析
对分离和定性的基因进行修饰，分析修饰结果 制备探针，检测mRNA分子的多少
五、原核与真核细胞表达体系
原核基因的表达调控
二、分子生物学基本知识
基因和基因组
基因组的进化特征
基因起源的分子机制：基因组加倍、水平基因的转移、基 因重复、外显子洗牌、可移动元件的转座和逆转座、基因 分裂、基因融合
水平基因的转移：遗传物质从一个物种通过各种方式转移 到另一个物种
基因重复：不断积累各种突变，大部分重复基因只可能通 过无功能的形式保存下来
转基因动物与克隆动物 动物乳腺生物反应器 动物模型和基因敲除技术
通过蛋白质相互作用研究基因的功能
酵母双杂交技术 表面展示技术 免疫共沉淀技术 蛋白质亲和层析技术
六、基因功能研究的主要方法
通过定点突变技术研究基因的功能
PCR定点突变技术
通过基因表达谱和表型变化研究基因的功能
基因表达的差异分析 功能补偿分析和突变体库技术 数据库搜索与基因功能验证 基因芯片技术和基因表达谱分析
二、分子生物学基本知识
基因和基因组
基因组：C值 原核生物的基因组：操纵子结构、重叠基因 真核生物的基因组：
非重复序列、中度重复序列、高度重复序列 隔离子：阻断周围的DNA序列之间的相互作用 沉默子：阻断增强子与反式激活因子的作用、破坏转
录起始复合物，不具有方向性 基因座：基因座控制区（LCR） 基因家族
启动子、目的基因编码序列和转录终止序列、受体细胞
非融合表达：外源基因被插入到表达载体上的强启动子 和核糖体结合位点的下游，以外源基因mRNA自身的 AUG为翻译起始密码
融合表达：分泌型、带纯化标签、表面呈现、带伴侣
融合方式产生的蛋白质N端带有大肠杆菌细胞蛋白质的一部 分氨基酸序列
真核基因表达调控