基因组学应用篇1
2.沙冬青CBF/DReB1转录因子cDna的克隆及序列分析杨杞，白肖飞，高阳，伊莉佳，丛靖宇，王瑞刚，李国婧
3.人类基因组miRna转录调控区保守性Dna序列生物信息学分析郑红霞，窦同海，蔡燕燕，詹晓莹，沈逢焘，吴奇涵
4.消息1
5.链格孢atmt转化体系的构建及弱毒突变株验证徐后娟，徐荣燕，李多川
6.微生物絮凝剂的菌种分离筛选及其产生条件的选择韩宇，马光庭
7.基于Cytb基因的九种多刺蚁(膜翅目:蚁科)的分子系统学林嫦，周善义，秦峰，颜杏冰，付文博
8.2个中国藏獒群体遗传多样性及遗传分化的研究兰小平，雒林通，李三相，黄晶，李一婧，王廷璞，鄢珣
9.DGat1基因K232a突变位点在3个中国荷斯坦母牛群体中的基因型频率分布及其与产奶量的相关性周利华，邓政，陈从英，张志燕，陈静波，高军
10.SSR座位与秦川牛及其杂种牛生长性状的相关性分析刘凯，刘波，刘忠清，赖新生，蓝贤勇，陈宏
11.广西本地水牛垂体的形态学与组织学观察潘琼，杨炳壮，李瑞明，宋小白，秦津，韩涛，谢莹雪，唐名艳
12.槟榔烂果病的病原菌鉴定黄昭奋，谢柳
13.添加尿素对模拟发酵罐中沼气发酵的影响潘莉莉，武波，段思蒙，蓝薇，梁维安，申佩弘
14.黑芥与花椰菜体细胞杂种花粉母细胞的减数分裂不同步及染色体行为异常唐宇，吕淑霞，王桂香，赵弘，盛小光，刘凡
15.拟南芥中磷脂酶Dγ2的低温信号转导作用途径分析赵鹏，王道龙
16.不同浓度盐和H_2o_2对海马齿pHGpx活性的影响李文静，畅文军，张治礼
17.塔里木盆地荒漠植物花花柴和碱蓬耐盐、耐旱性比较王彦芹，贺江舟，赵小亮，张海燕，邓芳，贾晓宇，刘陈
18.10种叶籽银杏染色体核型分析韩晨静，邢世岩，郭媛媛，张芳，周继磊，刘沙沙
19.3种不同皮色萝卜种质染色体核型分析沙玉辉，刘莉，王康，龚义勤，LeCongthanh，张翠萍，柳李旺
20.14个南丰柑桔品种及品系间的iSSR遗传多样性分析徐志祥，涂艺声，李跃进，艾佐佐，张慧
21.中国东南沿海15个秋茄种群遗传多样性的SRap分析赵鹏，韩维栋
22.汞、镍对灯盏花胚状体诱导的影响及不同再生途径植株的遗传分析王碉，李周，赵卫敬，严胜柒，官会林，张云峰
23.基因组学与应用生物学香根草栽培平菇的研究林辉，罗海凌，林占熺
24.巴西橡胶成龄无性系茎段的试管微繁技术研究赵辉，彭明，王旭，曾会才，陈雄庭
25.四种副溶血弧菌总Rna提取方法的比较陈星，潘迎捷，孙晓红，赵勇
26.一种快速有效提取植物和真菌Dna和Rna的简易方法王学仁，张改娜，何涛，郝建国，贾敬芬
27.大青杨基因组Dna提取方法的比较许雷，刘一星，方连玉
28.纹瓣兰的无菌播种与试管成苗陈伟，李志英，李克烈，马千全，徐立
29.农杆菌介导的香蕉枯萎病菌4号生理小种转化体系的优化高剑，肖苏生，王文华，曾涛，曾会才
30.消息2
31.基因表达系列分析法(SaGe)的改进及其在植物功能基因组研究中的应用张振乾，谭太龙，肖钢，官春云
32.土壤CH_4氧化与土壤甲烷营养菌及主要研究方法王科
33.泛素/26S蛋白酶体途径及其在植物生长发育中的功能刘锴栋，袁长春
34.新生物催化剂的筛选与开发尤忠毓，柳志强，郑裕国
1.低毒病毒及板栗疫病菌低毒力机制商巾杰，陈保善，ShangJinjie，ChenBaoshan
2.枯草芽孢杆菌群β-甘露聚糖酶基因克隆及同源性分析刘勇，毛爱军，李辉，程池，LiuYong，maoaijun，LiHui，ChengChi
3.芒果apl同源基因的克隆及其生物信息学分析罗聪，何新华，陈虎，蒋雅琴，高美萍，李杨瑞，LuoCong，HeXinhua，ChenHu，JiangYaqin，Gaomeiping，LiYangrui
4.pCR-RFLp分析桉树人工林土壤微生物的群落结构段思蒙，申佩弘，潘莉莉，李双喜，蒋承建，武波，DuanSimeng，Shenpeihong，panLili，LiShuangxi，JiangChengjian，wuBo
5.鸡端粒酶Rna基因的克隆郑梅竹，时东方，潘风光，艾永兴，王秋悦，刘春明，Zhengmeizhu，ShiDongfang，panFengguang，aiYongxing，wangQiuyue，LiuChunming
6.银杏eSt序列中微卫星的分布特征樊洪泓，李廷春，李正鹏，林毅，蔡永萍，FanHonghong，Litingchun，LiZhengpeng，LinYi，CaiYongping
7.菊属11个野生种和12个栽培品种遗传关系的iSSR分析刘蕤，杨际双，LiuRui，YangJishuang
8.Ⅰ型磷酸酶抑制亚基-1对人宫颈癌HeLa细胞增殖的抑制作用曾麒燕，黄毓，曾麟杰，贺菽嘉，张红，ZengQiyan，HuangYu，ZengLinjie，HeShujia，ZhangHong
9.华东竹黄菌不同居群遗传分化的RapD分析范英，钟成刚，程洁，陈双林，FanYing，ZhongChenggang，ChengJie，ChenShuanglin
10.草鱼mYHmRna表达量分析中采用的内参基因稳定性比较周瑞雪，蒙涛，赵发兰，成嘉，宾石玉，张建社，褚武英，ZhouRuixue，mengtao，ZhaoFalan，ChengJia，BinShiyu，ZhangJianshe，Chuwuying
11.磷脂酶Dβ在拟南芥低温信号中的转导作用赵鹏，王道龙，Zhaopeng，wangDaolong
12.小肽营养素对断奶仔猪生产性能及血液生化指标的影响刘梅，Liumei
13.猪卵母细胞体外成熟的发育潜力及核移植重构胚构建方法的研究黄雅琼，石德顺，张晓溪，张顺，谭世俭，陆凤花，王晓丽，杨素芳，蒋建荣，刘庆友，HuangYaqiong，ShiDeshun，ZhangXiaoxi，ZhangShun，tanShijian，LuFenghua，wangXiaoli，YangSufang，JiangJianrong，LiuQingyou
14.广西桑蚕茧丝质量与性能指标的测定分析屈达才，何建章，李俊，陆俣伽，黄娇连，QuDacai，HeJianzhang，LiJun，Luwujia，HuangJiaolian
15.不同性别河北柴鸡早期生长规律及其生长曲线拟合杨翠军，葛剑，谷子林，YangCuijun，GeJian，GuZilin
16.普通丝瓜叶片成分和物理结构对黄足黑守瓜取食和定位的影响任立云，黄克建，覃爱枝，郭勇安，潘智文，牟科俭，刘玉生，RenLiyun，HuangKejian，Qinaizhi，GuoYongan，panZhiwen，mouKejian，LiuYusheng
17.不结球白菜新种质p70-203雄性不育细胞质类型的鉴定成素云，侯瑞贤，朱玉英，李晓锋，朱红芳，侯喜林，岳翔，杜正香，ChengSuyun，HouRuixian，ZhuYuying，LiXiaofeng，ZhuHongfang，HouXilin，YueXiang，DuZhengxiang
18.四川邛海湖湿地水生维管植物的现状调查杨红，郑璐，马金华，YangHong，ZhengLu，maJinhua
19.峨眉山珍稀植物鹅掌楸组培过程中的膜脂过氧化李仲芳，路承香，高彦明，余璐，LiZhongfang，LuChengxiang，GaoYanming，YuLu
20.西洞庭湖湿地越冬期野生植物多样性基因组学与应用生物学王朝晖，彭友林，徐兆林，向国红，王云，wangZhaohui，pengYoulin，XuZhaolin，XiangGuohong，wangYun
21.药用植物乌蕨配子体发育的观察郭治友，GuoZhiyou
22.人工栽培糯米条的生理生态习性及其在园林中的应用廖飞勇，LiaoFeiyong
23.龙眼SCot-pCR反应体系的优化陈虎，何新华，罗聪，高美萍，朱建华，ChenHu，HeXinhua，LuoCong，Gaomeiping，ZhuJianhua
24.珍珠黄杨itS-pCR体系的建立与优化刘娜娜，季孔庶，Liunana，JiKongshu
25.狗牙根SRap-pCR反应体系的优化黄春琼，周少云，刘国道，白昌军，HuangChunqiong，ZhouShaoyun，LiuGuodao，BaiChangiun
26.'早红'草莓高效遗传转化受体系统的建立王玉华，郝建国，贾敬芬，wangYuhua，HaoJianguo，JiaJingfen
27.沙葱叶基愈伤组织原生质体再生体系的建立郝建国，贾敬芬，HaoJianguo，JiaJingfen
28.名贵中药穿山甲的规范化养殖技术徐良，岑丽华，徐晖，向云亚，薛中峰，XuLiang，CenLihua，XuHui，XiangYunya，XueZhongfeng
29.千层金嫩枝扦插繁殖技术曲芬霞，刘玉清，吴桂容，陈春岚，QuFenxia，LiuYuqing，wuGuirong，ChenChunlan
30.水稻叶片衰老相关基因的研究进展郑建敏，张涛，郑家奎，ZhengJianmin，Zhangtao，ZhengJiakui
31.酶的分子定向进化及其应用平丽英，柳志强，薛亚平，郑裕国，pingLiying，LiuZhiqiang，XueYaping，ZhengYuguo
32.雄配子体选择的遗传分化效应及其在植物改良中的应用王石华，wangShihua
33.中国地方黄牛的Y染色体遗传多样性及其进化起源张润锋，李晓锋，陈宏，ZhangRunfeng，LiXiaofeng，ChenHong
1.融合基因umcel5n-CBm的构建、表达及融合酶性质分析刘利，段承杰，封毅，唐纪良，冯家勋，LiuLi，DuanChengjie，FengYi，tangJiliang，FengJiaxun
2.朝鲜碱茅抗坏血酸过氧化物酶的基因克隆和表达管清杰，李琳，高野哲夫，柳参奎，GuanQingjie，LiLin，tetsuotakano，LiuShenkui
3.花生果种皮发育相关特异基因的克隆和表达分析张国林，蔡宁波，陈华，曾建斌，黄湘文，庄伟建，ZhangGuolin，Cainingbo，ChenHua，ZengJianbin，HuangXiangwen，Zhuangweijian
4.花生防御素基因的克隆及原核表达李万福，刘海燕，钟旎，梁炫强，Liwanfu，LiuHaiyan，Zhongni，LiangXuanqiang
5.利用eSt数据克隆大豆天冬氨酸代谢途径关键酶基因于妍，姜威，唐敬仙，刘春燕，刘迎雪，陈立君，陈庆山，胡国华，YuYan，Jiangwei，tangJingxian，LiuChunyan，LiuYingxue，ChenLijun，ChenQingshan，HuGuohua
6.利用甘薯质体同源片段构建多顺反子表达载体王玉华，黄丛林，贾敬芬，wangYuhua，HuangConglin，JiaJingfen
7.三倍体毛白杨ptDRG02基因启动子的瞬时表达分析郑会全，雷杨，林善枝，张志毅，ZhengHuiquan，LeiYang，LinShanzhi，ZhangZhiyiHttp://
8.拒盐型盐生植物小花碱茅肌动蛋白基因片段的克隆及序列分析王生银，张永超，李莉，张金林，王春梅，郭强，包爱科，wangShengyin，ZhangYongchao，LiLi，ZhangJinlin，wangChunmei，GuoQiang，Baoaike
9.马铃薯愈伤组织中色素含量与4个花色苷合成相关基因的表达差异卢其能，杨清，沈春修，LuQineng，YangQing，ShenChunxiu
10.黑龙江凉水自然保护区苏云金芽孢杆菌的收集与鉴定张文飞，谢柳，赵立仕，方宣钧，柳参奎，Zhangwenfei，Xieliu，ZhaoLishi，FangXuanjun，LiuShenkui
11.原核表达Cry3aa蛋白对椰心叶甲的杀虫活性苏震，邓柳红，易小平，肖苏生，张春发，SuZhen，DengLiuhong，YiXiaoping，XiaoSusheng，ZhangChunfa
12.嗜热菌和假单孢菌及其融合子质粒Dna的RapD分析王锐萍，李干蓉，wangRuiping，LiGanrong
13.磷脂酶Dα在拟南芥低温驯化过程中的作用途径分析曾正兵，梅旭荣，钟秀丽，李玉中，王涛，王海燕，孙磊，ZengZhengbing，meiXurong，ZhongXiuli，LiYuzhong，wangtao，wangHaiyan，SunLei
14.α1,3-岩藻糖基转移酶Ⅶ转染对全反式维甲酸诱导的人肝癌细胞凋亡的影响佘尚扬，王秋雁，何敏，蓝秀万，SheShangyang，wangQiuyan，Hemin，LanXiuwan
15.一株从金钱树上分离的产纤维素降解酶的菌株的分离及特性鉴定曾涛，陈汉清，曾会才，Zengtao，ChenHanqing，ZengHuicai
16.基因组学与应用生物学四川邛海湖湿地鸟类种群多样性及邛海湖生态评价李海涛，黄渝，LiHaitao，HuangYu
17.甘蓝型油菜幼苗对naCl胁迫的抗氧化应答代其林，奉斌，刘婷婷，田霞，龚元亚，孙英坤，王劲，杜世章
18.抑菌剂和筛选剂对香蕉受体系统的影响范武波，赵辉，朱芸，彭明，曾会才，Fanwubo，ZhaoHui，ZhuYun，pengming，ZengHuicai
19.袋口高度、光照、Co2等因子对杏鲍菇工厂化栽培的影响林兴生，林衍铨，LinXingsheng，LinYanquan
20.水分胁迫对巴西香蕉幼苗水分状况、质膜透性和根系活力的影响黄鹤丽，林电，章金强，孙恪志，HuangHeli，LinDian，ZhangJinqiang，SunKezhi
21.水温对虹鳟血清中血糖含量的影响何福林，向建国，HeFulin，XiangJianguo
22.小剂量阿米替林辅助治疗老年不稳定心绞痛的疗效观察刘志勇，吴宁，李武雄，LiuZhiyong，wuning，Liwuxiong
23.小梨竹核型分析黄珊珊，莫小路，曾庆钱，蔡岳文，邱蔚芬，HuangShanshan，moXiaolu，ZengQingqian，CaiYuewen，Qiuweifen
24.山药组织总Rna提取方法的比较与分析覃芳，王军民，何海旺，何龙飞，李创珍，韦本辉，何虎翼，甘秀芹，QinFang，wangJunmin，HeHaiwang，HeLongfei，LiChuangzhen，weiBenhui，HeHuyi，GanXiuqin
25.亚麻SRap反应体系的优化王斌，党占海，张建平，赵丽娟，王利民，杨崇庆，颉瑞霞，wangBin，DangZhanhai，ZhangJianping，ZhaoLijuan，wangLimin，YangChongqing，XieRuixia
26.定性pCR技术及卡那霉素对8个番茄品种的转基因检测许爽，褚云霞，张辉，朱龙英，朱为民，XuShuang，ChuYunxia，ZhangHui，ZhuLongying，Zhuweimin
27.草莓"达斯莱克特"的离体再生袁维风，徐德聪，钱玉梅，廖红艳，Yuanweifeng，XuDecong，QianYumei，LiaoHongyan
28.木薯外植体快速、高效消毒的简易方法李瑞梅，胡新文，郭建春，LiRuimei，HuXinwen，GuoJianchun
29.苏云金芽孢杆菌营养期杀虫蛋白Vip3研究进展韩丽珍，刘辰，谢柳，李有志，HanLizhen，LiuChen，Xieliu，LiYouzhi
30.棉花黄萎病菌的侵染过程赵凤轩，戴小枫，ZhaoFengxuan，DaiXiaofeng
31.用于药用蛋白生产的外源表达系统董文博，陈洪栋，郝建国，李红民，Dongwenbo，ChenHongdong，HaoJianguo，LiHongmin
32.wRKY转录因子表达谱的研究进展张颖，蒋卫杰，凌键，余宏军，王明，ZhangYing，Jiangweijie，LingJian，YuHongiun，wangming
33.植物中γ-亚麻酸合成关键酶——6-脂肪酸脱氢酶盖燕，刘蕾，何聪芬，GeYan，LiuLei，HeCongfen
34.低能离子注入介导外源Dna转化的原理与应用黄国伟，毛培宏，金湘，吕杰，HuangGuowei，maopeihong，JinXiang，LvJie
35.微生物代谢尼古丁的研究及其应用刘永亮，，马永凯，季秀玲，魏云林，LiuYongliang，wangYi，maYongkai，JiXiuling，weiYunlin
36.中国西南部石灰岩地区受威胁动物的现状及保护舒晓莲，周放，李一琳，杜寅，ShuXiaolian，ZhouFang，LiYilin，DuYin
2.ptLF-ptaG-iR对转基因烟草开花的抑制效应曹冠琳，安新民，薄文浩，于来，龙萃，马开峰，张志毅，CaoGuanlin，anXinmin，Bowenhao，YuLai，LongCui，maKaifeng，ZhangZhiyi
3.纳米颗粒疗法可能有助治愈人类失明胡虎
4.小油桐外植体的Kn1基因遗传转化及其超量表达的转基因植株裴红杰，赵德刚，宋宝安，peiHongjie，ZhaoDegang，SongBao'an
5.快速分析Dna损伤成为可能周一奇
6.纤维素降解真菌a25-2的分离、鉴定及其产纤维素酶的酶学特性苏杨，张政，杨齐，刘君梁，段承杰，冯家勋，SuYang，ZhangZheng，YangQi，LiuJunliang，DuanChengjie，FengJiaxun
7.一株曲霉的一种中温糖化酶的纯化及其部分酶学特性基因组学与应用生物学莫德姣，刘君梁，冼亮，段承杰，冯家勋，moDejiao，LiuJunliang，XianLiang，DuanChengjie，FengJiaxun
8.应用二维液相色谱评价低毒病毒感染对板栗疫病菌总蛋白表达的影响王金子，施涯邻，唐梅，李小平，商巾杰，陈保善，wangJinzi，ShiYaling，tangmei，LiXiaoping，ShangJinjie，ChenBaoshan
9.鼠李糖乳杆菌JaaS8胞外多糖聚合和转运相关基因的克隆及生物信息学分析赵玉娟，李盛钰，牛春华，张雪，曾宪鹏，杨贞耐，ZhaoYujuan，LiShengyu，niuChunhua，ZhangXue，ZengXianpeng，YangZhennai
10.人工合成抗菌肽D2a21基因的克隆和表达张亚妮，马艳玲，ZhangYani，maYanling
基因组学应用篇2
关键词：功能基因组；高通量数据；生物信息学
中图分类号：Q933文献标识码：a文章编号：1671-2064（2017）10-0190-01
功能基因组学（后基因组学），是在结构基因组所提供的丰富的高通量信息资源以及大量各类生成产物的基础上发展起来的基因组学的子学科。其通过在功能基因组水平或功能系统水平上全面地分析基因的功能，发展和提出了多种实验手段和分析方法，使得生物学的研究对象由单一基因或蛋白质转为多个基因或蛋白质组成的系统，进而得到关于基因表达、调控、功能以及生物的生长、发育的相关规律。
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等提出的，以pCR和聚丙烯酞胺凝z电泳为基础的功能基因组学的传统方法。该方法的基本原理是：以1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’端和3’端引物的合理设计和组合，将细胞（或组织）中表达的基因片段直接显示在Dna测序胶上，从而找出1对细胞（或组织）中表达有差异的cDn断。DDRt―pCR具有周期短，功能多，灵敏度高，所需Rna的量较少并且重复性较高等优点。但是，在实际施行过程中，DDRt―pCR技术存在着假阳性率高、凝胶中单条cDna带成分不均一、所获cDna仅代表mRna3’UtR（非翻译区）、一些低拷贝数mRna不能有效呈现等问题。[1]
2基因表达序列分析
基因表达序列分析（SaGe）是Velculescu等人建立的一种快速高效地分析转录物的实验方法。其理论依据是：基因组中95%的基因可以由来自cDna3’端特定位置的一段9―11bp长的序列加以区分。这一段特异的基因序列被记作SaGe标签。基因表达序列分析通过对cDna制备SaGe标签，然后将这些标签串联起来并对其进行测定，可以显示出各SaGe标签所代表的基因在特定的组织中是否有表达，同时还可以将SaGe标签所出现的频率作为其所代表的基因表达程度的指标。但是，应用SaGe技术有一个重要前提条件：GenBank中必须有某一物种足够多的Dna序列的资料（特别是eSt序列的资料）。[2]
3微阵列分析
Dna微阵列（microarrayassay）技术包括cDna微阵列和Dna芯片（Dnachip）两种方法，这两种方法的原理相同。首先是在固相表面合成成千上万个寡核苷酸“探针”（cDna、eSt或基因特异的寡核苷酸），该过程会用到光导化学合成、照相平版印刷和固相表面化学合成等技术。接着将寡核苷酸“探针”与来自不同细胞、组织或整个器官的用放射性同位素或荧光物标记的Dna或mRna反转录生成的第一链cDna进行杂交。最后对每个杂交点进行定量分析。定量分析的结果可以用于Dna测序、Dna突变和多态性分析以及对同一组织细胞在不同状态下或在同一状态下多种组织细胞基因表达水平的差异的检测，还可以发现新的致病基因或疾病相关基因等。微阵列分析的优点是可以同时对大量的基因，甚至是整个基因组的基因表达进行对比分析，并且在核苷酸杂交技术的各个方面应用。其在同时比较同一组织在不同状态下或各组织之间Dna序列分析以及基因的表达状况等方面具有极大的优越性。
4反义Rna分析
反义Rna是能与靶Rna互补配对的，用来定点分析某一段Dn段（基因）功能的小分子Rna。反义Rna分析即是利用反义Rna来进行功能基因组分析的方法。该方法首先分离基因片段的mRna，合成其mRna的互补Rna（反Rna）。然后给反Rna加上基因表达必需的元件（如启动子等），接着插入t-Dna。将其转化到植株中，那么合成的基因就会在植株中表达，并表现出相应性状。因为反义Rna与靶Rna碱基配对的结合方式，反义Rna可以在Dna复制、转录和翻译水平上对基因表达加以调控。
5蛋白质组分析
蛋白质组分析方法主要涉及两个步骤：蛋白质的分离和蛋白质的鉴定。用于蛋白质分离的技术主要是双向凝胶电泳（2-dimensionalgelelectrophoresis，2-De），其原理是细胞抽提物在电泳过程中蛋白质个体首先依据所带电荷然后依据分子大小被分离。这种方法的最大缺点是重复性差，使得几乎不能同来自其他实验室的资料进行比较。
6生物信息学
生物信息学将Dna和蛋白质作为研究对象，以计算机等计算工具为基础，发展更新各种软件，收集、整理和储存Dna和蛋白质的序列和结构数据，并加以分析进而发现藏在基因序列中的规律。应用生物信息学可以对功能基因组研究过程中产生的高通量，高维度的数据进行处理，应用数理统计的方法，以计算机的快速运算能力，找到功能基因组的相关信息。常应用生物信息学将未知Dna序列与数据库中收集的Dna序列进行同源性比较，或应用相关软件进行核苷酸及氨基酸序列的同源性比较，以此来获得未知Dna序列的功能信息。[3]
7小结与展望
随着发展，基因组学由结构基因组学向功能基因组学发展，由此也产生了大量应用于功能基因组研究的工具和方法。这些方法从不同的角度和方向挖掘基因本身蕴含的丰富信息资源。功能基因组学无论是应用于获取大量基因功能信息，亦或是针对特定基因的研究都取得了突破性的进展，发展速度迅速。但随着各类研究的不断深入进行，这些方法的精确性和准确性会渐渐不再满足条件，同时各项技术尚未解决的一些问题也会被放大，单个方法或技术可能难以对新的问题有较好的应用。结合各种方法，扬长避短，综合应用各种技术可以对功能基因组有更全面、深入的研究。[4]
功能基因组学的应用十分广泛，从动物、植物到微生物群落分析都可以取得较好的研究成果，也可以应用于医药、毒理等领域。随着计算机技术的发展，将生物信息学应用于功能基因组学，借助计算机强大的计算能力，功能基因组学将能取得更大的突破。
参考文献
[1]赵锦荣，阎小君，苏成芝.差异显示反转录pCR技术研究进展[J].生物化学与生物物理进展，2000，27（1）：28-32.
[2]常青山，余增亮.基因表达分析方法及其研究进展[J].生物技术通报，2002，（6）：27-31.
基因组学应用篇3
一、Dna芯片技术原理
Dna芯片是基于分子杂交基础上的扩展应用，其原理与核酸印迹相差不多，都是利用Dna的双螺旋互补的性质，在寡聚核苷酸链之间形成两个或者三个氢键。Dna芯片的基质材料一般采用尼龙膜、塑料等，在进行试验的时候一般载体的面积约为1平方厘米，然后将特定顺序的Dna单链探针固定在载体上，点布成千上万的Dna，将芯片与标记的待测Dna或者Rna进行杂交，被检测物一般都用荧光染料或者生物素标记。在杂交过程中，探针会产生杂交信号，杂交信号的强弱代表了碱基因配对正确性。杂交过程完毕后，通过激光共聚焦显微镜进行试验扫描，然后用计算机软件分析杂交结果，将杂交信号划分等级并获取分布模式图。根据结果的分析可以反映出样品中基因表达的情况，对于探针的样品量可以相对应的计算出来。一张Dna芯片上探针的数量与芯片的设计与制作方法有很大的关系，一般都是采取在一张芯片上杂交两种样本，这样可以避免不同芯片产生的误差。
二、Dna芯片技术在动物医学中的应用
1、基因表达谱的研究应用
基因表达谱是Dna芯片中研究最为广泛且很成熟的一种技术。传统的基因检测只能了解到极少数的基因表达情况，而Dna芯片上可以承载数以万千的探针，这样就可以将数量多的基因同时检测出来，转录水平不受基因和条件的限制，可以对比不同条件下的一个基因组的转录情况，也可以将不同基因组的转录情况对比出来，这是研究病原微生物全新的里程碑。在基因表达图谱上有着不同的应用，比如在热休克状态下枯草芽胞杆菌的表达图谱，可以观察出有将近100多个的上调基因。signaB和Hrcb共同对热休克进行调控子控制，大部分是前者的控制，通过对受控基因的分析可以预测出70多个新的调控子成员。在大肠杆菌中过氧化氢应激的表达图谱中，通过对诱导表达基因的控制，将oxyR与野生型的基因变异体进行比较，证实了过氧化氢诱导表达基因大部分都是有oxyR引起的，同时在比较的过程中还发现了几个新的oxyR激活基因，但是有些诱导基因是属于非依赖型的，说明在大肠杆菌中还受其他的调控因子的控制。
2、病原微生物检测的应用
Dna芯片在医学上有诊断以及检测的功能，随着对Dna芯片技术的不断研究，针对各种病原体的Dna芯片已经市场化，比如在人类医学上Dna芯片技术有着广泛的应用，在艾滋病病毒的检测上就可以通过Dna芯片技术中所发明的HiV芯片。但是在动物医学生还没有将市场打开，好多动物病原体的芯片测试还在研发，还处于试验阶段，现在利用动物病毒的保守基因的部分片段，用芯片点样放到载体玻璃上，然后把这部分基因制作成具有检测功能的芯片，用荧光标记提取的动物Dna或Rna的变异样品，通过与芯片的融合进行杂交试验，然后对杂交结果进行分析。此种方法具有快速、高效、准确的特点，而且对于多种病毒能够同时进行检测，所以在实际应用中解决很多种动物的疾病。
3、细菌分型的应用
Dna的芯片技术可以对基因组的变异Dna或者Rna的遗传特性进行分析，从而可以将细菌中的遗传距离或者菌体的毒性特征能够计算出来，有利于将细菌类别判断清楚。比如在试验中有11种致癌基因，建立相应的细菌基因组芯片，然后与这些致癌基因的Dna进行杂交，扫描分析后检测出被测的致癌基因中有20%左右没有显示杂交信号。这说明在被检测的细菌基因组出存在一定的差异性，所以出现了这种情况。在区分24种单增李氏菌的不同血清型中也建立了一种基因组芯片，通过致病菌基因与芯片杂交，可以很明确的区分致癌菌与非致癌菌之间的基因差异，然后筛选出多种差异基因。这种技术在大规模的基因筛选中应用很广泛，随着技术的拓展可以发挥到细菌治病分子机制的研究当中。
4、基因突变和多态性检测的应用
Dna芯片技术能够准确的检测出分子突变的位置和类型，突出了Dna芯片技术在核酸点以及基因序列中的重要作用，能够进行单数基因或者整个基因组的突变检测。在利用Dna芯片检测技术中能够准确的监测中乙肝病毒中突变的位点，对于病毒的变异情况也能够检测出来。在实际应用中具有简单、快捷、准确的特点。
5、病原微生物基因组学研究的应用
随着在科研中越来越多的基因组被表达出来，在微生物研究中基因组学已经成为热点话题。在比较基因组学中可以将更多的基因信息扩展出来，为以后的基因验证工作奠定了坚实的基础。比如在不同菌株比较致命菌的基因组序列中，可以将致命基因全部表达出来，更可以推断出一些与致命力有关系的基因组序列。在进行基因组测序工作时，需要有大量的投资，所以利用Dna芯片将已经表达出来的基因组序列制备出涵盖面更广的基因组信息，可以满足对全基因组的需求。
三、Dna芯片技术应用展望
基因芯片技术在应用中仍然存在很多问题，例如在核酸杂交反应中操作方法比较复杂，反应的特异性灵敏度不能满足要求，在标记过程中延迟了试验时间，而且耗资过多。在基因芯片上很多的基因的功能可以推测出来，但是还有部分的基因功能不能够研究清楚，所以在试验中尽管基因发生了变化，但是也不能具体的了解这种生理和病理的变化。
随着基因芯片技术迅猛的发展，技术手段也不断的成熟起来，基因芯片在基因测序、多态分析、文库筛选以及病原诊断等领域有着广泛的应用前景。而且在动物医学、药物研制、检疫、食品工程等方面也有着巨大的应用价值。所以基因芯片技术在人类的科研中创造的巨大的价值。
总而言之，随着基因芯片技术的不断发展，在医学的各种领域上得到了广泛的应用，但是在实际应用中存在很多的问题，所以要不断的完善基因芯片技术，使其在生命科学领域中有着更广阔的应用空间。
参考文献：
[1]孙德利,舒琦瑾.基因表达谱——中医药功能基因组学研究的思考[J].浙江中医学院学报;2002年01期
基因组学应用篇4
【关键词】基因组学;教学改革;Cai课件;蛋白质组学
生命科学是21世纪学科发展的主流，人类的医学史证明了仅依靠单一学科，如：细胞学、发育学、肿瘤学、人类遗传学或分子生物学难以完成人类对自身的认识和保护。人类基因组学的产生和人类基因组计划（humangenomeproject，HGp）的完成，使得人类能够对生命现象进行系统和科学地认识，揭示疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象。本科生通过对基因组科学与人类疾病课程的学习，能够了解什么是基因组科学，其主要研究方法和手段，如何从基因水平认识疾病、诊断疾病和治疗疾病，为今后更深入地在临床上应用这些知识为患者服务或是继续更深入地进行理论研究奠定基础。
1课程改革的特点
弥补本科生对于生命科学，特别是基因组科学与人类疾病关系的认识，提高学生的科研能力，为将来的研究生阶段的学习打下基础，或是对于走上临床认识疾病、治疗疾病有促进作用。本课程是我校在本科生中新开设的一门选修课，本课程的开设得到了学校有关领导的高度重视，经多次论证和在学生中征求意见，学生的反响强烈，因此可以看出本科生对于本课程有极大的兴趣，期望通过老师的讲授能对于人类疾病从基因水平有全新的认识，对自己的科研能力有一定的提高。
2教学研究探索的几个方面
2．1更新教学内容课程讲授是当前生命科学中前沿领域的热点问题。主要课程安排如下：前言；人类基因组计划与Dna测序（包括基因组测序的发展、方法、Dna测序的规模化与工业化）；cDna测序和基因表达谱的研究（包括cDna文库的构建、全长cDna的克隆、基因表达谱的概念及其在医学应用中的意义）；人类基因组Dna序列变异及其分析方法（包括人类基因组序列及其变异、基因组序列变异检测的常用方法及基本原理、突变检测在识别疾病相关基因中的应用）；基因治疗（包括基因转移和基因治疗的早期历史、基因治疗的现状、遗传型基因治疗、表遗传型基因治疗、基因治疗的问题与展望）；基因工程技术（包括理论依据、基因工程技术的内容—目的基因获取、克隆、表达、基因工程技术在临床医学中的应用现状）；生物信息学（包括生物信息学的概念、产生的背景、生物信息学的研究现状与发展趋势、生物信息学在医学领域中的应用）；蛋白质组学（包括蛋白质组学的概念及其在生命科学研究中的意义、国内外相关研究动态、蛋白质组学研究发展展望）；生物芯片（生物芯片的原理、种类及在医学领域中的应用）；生物安全（包括生物安全的概念及含义、转基因生物的安全性、转基因动物及其产品的安全性、转基因食品安全性、医药生物技术及其产品的生物安全、国内外生物安全法规及管理）等内容。
2．2本课程将采取理论与实验相结合的教学方法鼓励学生敢于提出问题，独立思考问题，老师与学生共同参与教学内容。根据学生人数安排一定的动手操作实验的课程［1，2］。
2．3采用多媒体教学形式，加深学生的理解一方面，可以加深同学的理解能力；另一方面，对于条件不允许的实验，学生可以通过多媒体的形式了解实验过程［3］。
2．4将科研的思路、科研的方法融入教学之中，提高学生的科研能力课堂教学中和课下作业安排一定量的文献检索、文献翻译阅读、科研方法设计、预测实验结果等内容。
2．5改革考试形式采取闭卷笔试与课下查文献、答题相结合的形式。
2．6改革课程用教材重新更新编写适合本科生参阅并适合当前基因组科学最近发展的教材，并计划出版发行。
3教学效果的学生评价
听取学生反馈意见分为3种形式。
3.1采用不记名问卷的形式反馈学生意见问卷内容包括实验内容的安排、教师授课质量、希望的授课内容方式、感兴趣的实验内容等等。
3.2建立学生公共信箱一方面可以将某些授课内容、习题、思考题等通过公共信箱让同学下载，另一方面学生可以将公共信箱作为与老师的互动平台，及时反馈对课程提出的建议和意见，老师定期浏览信箱，及时调整课程安排。
3.3整学期课程进行中期和结课前安排两次学生课堂讨论讨论时间20min左右，及时反馈信息，提高理论与实验教学质量。
总之，本科生的基因组科学与人类疾病课程是一门较新的课程，在诸多方面需要进行改革探索，以适应当前生命科学发展的需要并满足学生汲取新知识的需要。
【参考文献】
1常冰梅，王惠珍，张悦红.医学七年制生物化学教学方法探索.山西医科大学学报(基础医学教育版)，2005，(6):37.
基因组学应用篇5
药物基因组学是伴随人类基因组学研究的迅猛发展而开辟的药物遗传学研究的新领域，主要阐明药物代谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性及药物作用包括疗效和毒副作用之间关系的学科。
基因多态性是药物基因组学的研究基础。药物效应基因所编码的酶、受体、离子通道作为药物作用的靶，是药物基因组学研究的关键所在。基因多态性可通过药物代谢动力学和药物效应动力学改变来影响物的作用。
基因多态性对药代动力学的影响主要是通过相应编码的药物代谢酶及药物转运蛋白等的改变而影响药物的吸收、分布、转运、代谢和生物转化等方面。与物代谢有关的酶有很多，其中对细胞色素-p450家族与丁酰胆碱酯酶的研究较多。基因多态性对药效动力学的影响主要是受体蛋白编码基因的多态性使个体对药物敏感性发生差异。
苯二氮卓类药与基因多态性：咪唑安定由CYp3a代谢，不同个体对咪唑安定的清除率可有五倍的差异。地西泮是由CYp2C19和CYp2D6代谢，基因的差异在临床上可表现为用药后镇静时间的延长。
吸入与基因多态性：RYR1基因变异与mH密切相关，现在已知至少有23种不同的RYR1基因多态性与mH有关。氟烷性肝炎可能源于机体对在CYp2e1作用下产生的氟烷代谢产物的一种免疫反应。
神经肌肉阻滞药与基因多态性：丁酰胆碱酯酶是水解琥珀酰胆碱和美维库铵的酶，已发现该酶超过40种的基因多态性，其中最常见的是被称为非典型的（a）变异体，与用药后长时间窒息有关。
镇痛药物与基因多态性：μ-阿片受体是阿片类药的主要作用部位，常见的基因多态性是a118G和G2172t。可待因和曲马多通过CYp2D6代谢。此外，美沙酮的代谢还受CYp3a4的作用。儿茶酚o-甲基转移酶(Comt)基因与痛觉的产生有关。
局部与基因多态性：罗哌卡因主要由CYp1a2和CYp3a4代谢。CYp1a2的基因多态性主要是C734t和G2964a，可能影响药物代谢速度。
一直以来麻醉科医生较其它专业的医疗人员更能意识到不同个体对药物的反应存在差异。的药物基因组学研究将不仅更加合理的解释药效与不良反应的个体差异，更重要的是在用药前就可以根据病人的遗传特征选择最有效而副作用最小的药物种类和剂型，达到真正的个体化用药。
能够准确预测病人对麻醉及镇痛药物的反应，一直是广大麻醉科医生追求的目标之一。若能了解药物基因组学的基本原理，掌握用药的个体化原则，就有可能根据病人的不同基因组学特性合理用药，达到提高药效，降低毒性，防止不良反应的目的。本文对药物基因组学的基本概念和常用的药物基因组学研究进展进行综述。
一、概述
二十世纪60年代对临床麻醉过程中应用琥珀酰胆碱后长时间窒息、硫喷妥钠诱发卟啉症及恶性高热等的研究促进了药物遗传学（pharmacogenetics）的形成和发展,可以说这门学科最早的研究就是从麻醉学开始的。
药物基因组学(phamacogenomics)是伴随人类基因组学研究的迅猛发展而开辟的药物遗传学研究的新领域，主要阐明药物代谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性及药物作用包括疗效和毒副作用之间的关系。它是以提高药物的疗效及安全性为目标，研究影响药物吸收、转运、代谢、消除等个体差异的基因特性，以及基因变异所致的不同病人对药物的不同反应，并由此开发新的药物和用药方法的科学。
1959年Vogel提出了“药物遗传学”,1997年marshall提出“药物基因组学”。药物基因组学是药物遗传学的延伸和发展，两者的研究方法和范畴有颇多相似之处，都是研究基因的遗传变异与药物反应关系的学科。但药物遗传学主要集中于研究单基因变异，特别是药物代谢酶基因变异对药物作用的影响；而药物基因组学除覆盖药物遗传学研究范畴外，还包括与药物反应有关的所有遗传学标志，药物代谢靶受体或疾病发生链上诸多环节，所以研究领域更为广泛[1,2,3]。
二、基本概念
1．分子生物学基本概念
基因是一个遗传密码单位，由位于一条染色体(即一条长Dna分子和与其相关的蛋白)上特定位置的一段Dna序列组成。等位基因是位于染色体单一基因座位上的、两种或两种以上不同形式基因中的一种。人类基因或等位基因变异最常见的类型是单核苷酸多态性(single-nucleotidepolymorphism,Snp)。目前为止，已经鉴定出13000000多种Snps。突变和多态性常可互换使用，但一般来说，突变是指低于1%的群体发生的变异，而多态性是高于1%的群体发生的变异。
2．基因多态性的命名法：
(1)数字前面的字母代表该基因座上最常见的核苷酸(即野生型)，而数字后的字母则代表突变的核苷酸。例如：μ阿片受体基因a118G指的是在118碱基对上的腺嘌呤核苷酸(a)被鸟嘌呤核苷酸(G)取代，也可写成118a/G或118a>G。
(2)对于单个基因密码子导致氨基酸转换的多态性编码也可以用相互转换的氨基酸的来标记。例如：丁酰胆碱酯酶基因多态性asp70Gly是指此蛋白质中第70个氨基酸－甘氨酸被天冬氨酸取代。
三、药物基因组学的研究内容
基因多态性是药物基因组学的研究基础。药物效应基因所编码的酶、受体、离子通道及基因本身作为药物作用的靶，是药物基因组学研究的关键所在。这些基因编码蛋白大致可分为三大类:药物代谢酶、药物作用靶点、药物转运蛋白等。其中研究最为深入的是物与药物代谢酶CYp45o酶系基因多态性的相关性[1,2,3]。
基因多态性可通过药物代谢动力学和药物效应动力学改变来影响药物作用，对于临床较常用的、治疗剂量范围较窄的、替代药物较少的物尤其需引起临床重视。
（一）基因多态性对药物代谢动力学的影响
基因多态性对药物代谢动力学
的影响主要是通过相应编码的药物代谢酶及药物转运蛋白等的改变而影响药物的吸收、分布、转运、代谢和生物转化等方面[3,4,5,6]。
1、药物代谢酶
与物代谢有关的酶有很多，其中对细胞色素-p450家族与丁酰胆碱酯酶的研究较多。
（1）细胞色素p-450（CYp45o）
物绝大部分在肝脏进行生物转化，参与反应的主要酶类是由一个庞大基因家族编码控制的细胞色素p450的氧化酶系统，其主要成分是细胞色素p-450（CYp45o）。CYp45o组成复杂，受基因多态性影响，称为CYp45o基因超家族。1993年nelson等制定出能反应CYp45o基因超家族内的进化关系的统一命名法：凡CYp45o基因表达的p450酶系的氨基酸同源性大于40%的视为同一家族（Family），以CYp后标阿拉伯数字表示，如CYp2；氨基酸同源性大于55%为同一亚族（Subfamily），在家族表达后面加一大写字母，如CYp2D；每一亚族中的单个变化则在表达式后加上一个阿拉伯数字，如CYp2D6。
（2）丁酰胆碱酯酶
麻醉过程中常用短效肌松剂美维库铵和琥珀酰胆碱，其作用时限依赖于水解速度。血浆中丁酰胆碱酯酶(假性胆碱酯酶)是水解这两种药物的酶，它的基因变异会使肌肉麻痹持续时间在个体间出现显著差异。
2、药物转运蛋白的多态性
转运蛋白控制药物的摄取、分布和排除。p-糖蛋白参与很多药物的能量依赖性跨膜转运，包括一些止吐药、镇痛药和抗心律失常药等。p-糖蛋白由多药耐药基因（mDR1）编码。不同个体间p-糖蛋白的表达差别明显，mDR1基因的数种Snps已经被证实，但其对临床麻醉的意义还不清楚。
（二）基因多态性对药物效应动力学的影响
物的受体（药物靶点）蛋白编码基因的多态性有可能引起个体对许多药物敏感性的差异，产生不同的药物效应和毒性反应[7,8]。
1、蓝尼定受体-1（Ryanodinereceptor-1，RYR1）
蓝尼定受体-1是一种骨骼肌的钙离子通道蛋白，参与骨骼肌的收缩过程。恶性高热（malignanthyperthermia,mH）是一种具有家族遗传性的、由于RYR1基因异常而导致RYR1存在缺陷的亚临床肌肉病，在挥发性吸入和琥珀酰胆碱的触发下可以出现骨骼肌异常高代谢状态，以至导致患者死亡。
2、阿片受体
μ-阿片受体由opRm1基因编码，是临床使用的大部分阿片类药物的主要作用位点。opRm1基因的多态性在启动子、内含子和编码区均有发生，可引起受体蛋白的改变。吗啡和其它阿片类药物与μ-受体结合而产生镇痛、镇静及呼吸抑制。不同个体之间μ-阿片受体基因的表达水平有差异，对疼痛刺激的反应也有差异，对阿片药物的反应也不同。
3、GaBaa和nmDa受体
γ-氨基丁酸a型（GaBaa）受体是递质门控离子通道，能够调节多种物的效应。GaBaa受体的亚单位（α、β、γ、δ、ε和θ）的编码基因存在多态性（尤其α和β），可能与孤独症、酒精依赖、癫痫及精神分裂症有关，但尚未见与物敏感性有关的报道。n-甲基-D-天门冬氨酸（nmDa）受体的多态性也有报道，但尚未发现与之相关的疾病。
（三）基因多态性对其它调节因子的影响
有些蛋白既不是药物作用的直接靶点，也不影响药代和药效动力学，但其编码基因的多态性在某些特定情况下会改变个体对药物的反应。例如，载脂蛋白e基因的遗传多态性可以影响羟甲基戊二酸单酰辅酶a（HmG-Coa）还原酶抑制剂（他汀类药物）的治疗反应。鲜红色头发的出现几乎都是黑皮质素-1受体（mC1R）基因突变的结果。mC1R基因敲除的老鼠对的需求量增加。先天红发妇女对地氟醚的需要量增加，热痛敏上升而局麻效力减弱。
四、苯二氮卓类药与基因多态性
大多数苯二氮卓类药经肝脏CYp45o代谢形成极性代谢物，由胆汁或尿液排出。常用的苯二氮卓类药物咪唑安定就是由CYp3a代谢，其代谢产物主要是1-羟基咪唑安定，其次是4-羟基咪唑安定。在体实验显示不同个体咪唑安定的清除率可有五倍的差异。
地西泮是另一种常用的苯二氮卓类镇静药，由CYp2C19和CYp2D6代谢。细胞色素CYp2C19的G681a多态性中a等位基因纯合子个体与正常等位基因G纯合子个体相比，地西泮的半衰期延长4倍，可能是CYp2C19的代谢活性明显降低的原因。a等位基因杂合子个体对地西泮代谢的半衰期介于两者之间。这些基因的差异在临床上表现为地西泮用药后镇静或意识消失的时间延长[9,10]。
五、吸入与基因多态性
到目前为止，吸入的药物基因组学研究主要集中于寻找引起药物副反应的遗传方面的原因，其中研究最多的是mH。药物基因组学研究发现RYR1基因变异与mH密切相关，现在已知至少有23种不同的RYR1基因多态性与mH有关。
与mH不同，氟烷性肝炎可能源于机体对在CYp2e1作用下产生的氟烷代谢产物的一种免疫反应，但其发生机制还不十分清楚[7,11]。
六、神经肌肉阻滞药与基因多态性
神经肌肉阻滞药如琥珀酰胆碱和美维库铵的作用与遗传因素密切相关。血浆中丁酰胆碱酯酶(假性胆碱酯酶)是一种水解这两种药物的酶，已发现该酶超过40种的基因多态性，其中最常见的是被称为非典型的（a）变异体，其第70位发生点突变而导致一个氨基酸的改变，与应用肌松剂后长时间窒息有关。如果丁酰胆碱酯酶asp70Gly多态性杂合子(单个等位基因)表达，会导致胆碱酯酶活性降低，药物作用时间通常会延长3～8倍；而丁酰胆碱酯酶asp70Gly多态性的纯合子(2个等位基因)表达则更加延长其恢复时间，比正常人增加60倍。法国的一项研究表明，应用多聚酶链反应（pCR）方法，16例发生过窒息延长的病人中13例被检测为a变异体阳性。预先了解丁酰胆碱酯酶基因型的改变，避免这些药物的应用可以缩短术后恢复时间和降低医疗费用[6,12]。
七、镇痛药物与基因多态性
μ-阿片受体是临床应用的阿片类药的主要作用部位。5%～10%的高加索人存在两种常见μ-阿片受体基因变异，即a118G和G2172t。a118G变异型使阿片药物的镇痛效力减弱。另一种阿片相关效应—瞳孔缩小，在118G携带者明显减弱。多态性还可影响阿片类药物
的代谢。
阿片类药物的重要的代谢酶是CYp2D6。可待因通过CYp2D6转化为它的活性代谢产物－吗啡，从而发挥镇痛作用。对33名曾使用过曲马多的死者进行尸检发现，CYp2D6等位基因表达的数量与曲马多和o－和n－去甲基曲马多的血浆浓度比值密切相关，说明其代谢速度受CYp2D6多态性的影响。除CYp2D6外，美沙酮的代谢还受CYp3a4的作用。已证实CYp3a4在其它阿片类药如芬太尼、阿芬太尼和苏芬太尼的代谢方面也发挥重要作用。
有报道显示儿茶酚o-甲基转移酶(Comt)基因与痛觉的产生有关。Comt是儿茶酚胺代谢的重要介质，也是痛觉传导通路上肾上腺素能和多巴胺能神经的调控因子。研究证实Val158metComt基因多态性可以使该酶的活性下降3～4倍。Zubieta等报道，G1947a多态性个体对实验性疼痛的耐受性较差，μ-阿片受体密度增加，内源性脑啡肽水平降低[13～16]。
八、局部与基因多态性
罗哌卡因是一种新型的酰胺类局麻药，有特有的S-(-)-S对应体，主要经肝脏代谢消除。罗哌卡因代谢产物3-oH-罗哌卡因由CYp1a2代谢生成，而4-oH-罗哌卡因、2-oH-罗哌卡因和2-6-pipecoloxylidide(ppX)则主要由CYp3a4代谢生成。CYp1a2的基因多态性主要是C734t和G2964a。mendoza等对159例墨西哥人的Dna进行检测，发现CYp1a2基因的突变率为43%。murayama等发现日本人中CYp1a2基因存在6种导致氨基酸替换的Snps。这些发现可能对药物代谢动力学的研究、个体化用药具有重要意义[17,18,19]。
九、总结与展望
基因组学应用篇6
【关键词】基因ⅰ型胶原蛋白胃肿瘤食管肿瘤荧光差异显示聚合酶链反应
分子生物学研究表明癌基因、抑癌基因和细胞周期控制基因的异常表达参与了胃癌及其他恶性肿瘤的演进[1]。目前许多胃癌特异表达基因已被鉴定及研究，如p53基因、谷胱甘肽s2转移酶基因等，但胃癌发生、发展的确切机制仍未阐明，因此寻找胃癌中新的特异表达的基因对胃癌的基础研究与临床研究有重要意义。本试验应用荧光差异显示方法（dd-pcr）筛选到胃癌中差异表达的ⅰ型胶原蛋白基因，并利用mrna定量分析方法检测该基因在胃癌及食管癌组织中与其对应癌旁组织之间表达的差异。
1材料与方法
1.1临床材料
实验中标本来自2006年3月至2006年6月间于江苏大学附属医院接受手术治疗的胃癌患者12例及食管癌患者14例。每例患者均取手术切除的癌组织及癌旁组织（距离癌组织约2~3cm），并经病理检查证实。组织离体后立即在液氮中速冻，并置于-70℃冰箱中保存。
1.2试剂和仪器
rna提取试剂trizol购自invitrogen公司，荧光差异显示试剂盒购于genhunter公司，superscriptⅱ反转录试剂盒购于gibco公司，荧光定量pcr试剂盒购于takara公司。主要仪器有fmbio??ⅱ（hitachi）荧光差异显示系统，stratagenemx3000p荧光定量pcr仪，genspecⅲ（hitachi）。
1.3cdna的制备
用trizol提取的方法提取胃癌、食管癌组织及其癌旁组织的rna，使用gens-pecⅲ测定总rna的浓度，经dnase消化后，反转录得到胃癌、食管癌及其癌旁组织的cdna。
1.4dd-pcr
3种荧光引物(fht12a，fht12g，fht12c)与21种试剂盒中的随机引物做不同组合，进行荧光差异显示pcr(dd-pcr)，pcr产物8μl上样于6%的聚丙烯酰胺凝胶，1400v恒压电泳5h左右。
1.5差异片段的克隆
差异条带经切割和处理后作为模板，进行二次pcr，将产物连接于t载体。连接产物转化大肠杆菌dh5α，蓝白斑筛选阳性克隆。阳性克隆经酶切鉴定后测序(上海生工)。
1.6荧光定量pcr分析
利用primer5.0软件设计用于定量pcr的胶原蛋白ⅰ型基因引物，内参选用人β-actin，检测胶原蛋白ⅰ型基因在胃癌、食管癌组织及其癌旁组织中表达的差异。引物序列为：胶原蛋白ⅰ型基因：5-gagagcatgaccgatggat，3′-atgttttggtggt-
tcaggagg；内参β-actin：5′-gagaccttcaacaccccagcc，3′-ggagtacaggtctttgcggatg。扩增片段长度分别为280bp和512bp。反应条件为94℃30s，57℃30s，72℃35s。根据2-δδct公式计算基因相对拷贝数，利用spss13.0软件对获得的数据进行分析。
1.7半定量pcr分析
为了对荧光定量pcr的结果进一步检验，用做定量pcr的两对引物对不同模板cdna分别作了半定量pcr，反应条件为94℃30s，57℃30s，72℃35s25个循环。通过凝胶成像系统软件对所得电泳条带进行亮度和面积的分析，得出数据，然后用spss13.0软件处理，得到直观的图象。
2结果
2.1阳性差异片段的筛选
聚丙烯酰胺凝胶电泳结果发现，胃癌组织和癌旁组织中基因的表达存在差异性。为进一步了解这些差异片段的信息，将差异片段切出后，进行二次扩增，并对扩增到的片段进行克隆和序列分析。将测序获得的序列在ncbi数据库中进行比对，其中编号为g1的差异片段与genbank中的人ⅰ型胶原蛋白基因同源性达到100%(genbank：bc036531)。
2.2半定量pcr分析
本研究中取4例胃癌、3例食管癌标本对人ⅰ型胶原蛋白基因在癌组织及相应癌旁组织中的表达量进行半定量分析。由图1、图2可看到人ⅰ型胶原蛋白基因在胃癌及食管癌组织及其癌旁组织中均有表达，但在癌中的表达量高于旁组织，并且食管癌组织中的表达差异比胃癌中更明显。通过凝胶成像系统软件对所得电泳条带进行亮度和面积的分析，然后用spss13.0软件处理，得到直观的图象，人ⅰ型胶原蛋白基因在胃癌组织中的表达量高出癌旁组织约1.5倍（图3），在食管癌组织中的表达量高出癌旁组织约2倍（图4）。
2.3荧光定量pcr分析
应用12例胃癌、14例食管癌标本对人ⅰ型胶原蛋白基因在胃癌、食管癌及癌旁组织的表达量进一步检测。应用spss13.0软件作定量分析，结果表明，人ⅰ型胶原蛋白基因在胃癌及食管癌组织中的表达量高于其相应的癌旁组织，差异具统计学意义（p<0.05），且食管癌组织中的表达差异比胃癌中更明显（图5、图6）。
3讨论
mrna差异显示法于1992年由liang等[2]首先建立。经过不断改进，目前这一技术已比较成熟。它仅需少量的总rna（0.02~0.2μg），因此需要较少的组织标本，并且具有灵敏度高、快速、应用范围广等优点，该方法可以鉴别不同生理、病理状态下基因的表达，已被证实能有效地筛选肿瘤恶性转化进程中差异表达的基因[3]。本研究应用mrna差异显示技术筛选到胃癌中高表达的ⅰ型胶原蛋白基因，应用mrna定量pcr及半定量方法进一步验证发现该基因在胃癌及食管癌组织中表达量高于其对应的正常组织。
ⅰ型胶原蛋白是哺乳动物细胞最丰富的蛋白质,其编码基因长约40kb，包含了52个外显子，编码蛋白质的单体?肽链包含1464个氨基酸残基[4]。研究证实，ⅰ型胶原蛋白基因在多种肿瘤（如胰腺癌[5]、乳腺癌[6]、前列腺癌[7]等）中呈高表达，demou等[8]学者发现ⅰ型胶原纤维蛋白基因尾肽缺乏可促进乳腺癌细胞转移，moro等[9]发现在前列腺癌中，ⅰ型胶原蛋白基因可通过下调抑癌基因brca2表达而促进前列腺癌细胞增殖，lianq等[10]发现在脑肿瘤中，ⅰ型胶原蛋白基因表达增高是构成肿瘤微环境的重要成分，本实验发现该基因在胃癌及食管癌中高表达，提示ⅰ型胶原蛋白基因在恶性肿瘤中的高表达可能具有普遍性。另外，已有研究表明ⅰ型胶原蛋白在鳞癌比在腺癌中表达更具有活性[11]，食管癌90％以上组织学分型为鳞癌，而胃癌85％以上均为腺癌[12]，这与我们在研究过程中发现ⅰ型胶原蛋白基因在食管癌中表达较在胃癌中表达更有差异性是一致的。对ⅰ型胶原蛋白基因的功能、ⅰ型胶原蛋白基因在其他恶性肿瘤中是否也高表达以及在胃癌及食管癌中具体通过何种途径发挥促癌作用等方面进行深入研究，将有助于解析肿瘤形成、发展的机制。
【参考文献】
[1]kurokit,trapassof,yendamuris,etal.allelelossandpromoterhypermeth-ylationofvhl,rar-beta,rassfiaandfhittumorsuppressorgeneonchromosome3pinesophagealsquamouscellcarcinoma[j].cancerres,2003,63（13）:3724-3728.
基因组学应用篇7
关键词：iL-Ra；tGF-β；基因联合；骨关节炎
骨性关节炎（oa）是对中老年人健康构成严重威胁的一种进行性、无菌性、慢犯关节的疾病类型，病理核心为关节面软骨退行性改变，目前尚无理想治疗手段[1]。基因转移技术对基质合成和骨软骨生长具有促进作用，可使靶细胞大量对骨软骨生长调控因子表达。本次就iL-Ra和tGF-β基因联治成效展开研究，现总回顾如下。
1资料与方法
1.1一般材料选取2只新西兰大白兔，体重约6kg和2kg。取peGFp-tGF-β1和peGFpCiL-1Ra表达质料，0.25%胰蛋白酶、0.2%Ⅱ型胶原酶。荧光显微镜。
1.2方法
1.2.1培养软骨细胞无菌条件下，取正常膝、肩关节软骨，应用D-Hanks液实施漂洗操作后剪碎，使其呈糊状，取0.25%胰蛋白酶（含0.02%eDFa）加入，在温心中行30min孵化，离心，将上清弃去，在37℃温箱中，取0.2%Ⅱ型胶原酶加入，消化4h，细胞每隔2h收集一次，过滤，将上清弃除，行2次漂洗，将细胞收集，取高糖Dmem培养基加入，残渣继续在胶原酶中消化，细胞收集完成后，均匀在培养瓶中接种，培养。
1.2.2脂质体转染以密度1.5×105将软骨细胞在6孔培养板接种，按转染iL-1Ra+tGF-β1双基因组、转染tGF-β1组、转染iL-1Ra组划分，行细胞培养。对收集的培养基tGF-β1与iL-1Ra，行eLiSa检测。
1.3统计学分析文中涉及数据均在SpSS13.0中输入，组间计数资料采用（x±s）表示，计量资料行t检验，计数资料行χ2检验，p
2结果
2.1tnF-α、iL-1β含量比较Li-1Ra+tGF-β1组tnF-α、iL-1β含量均显著低于tGF-β1组、iL-1Ra组，差异有显著统计学意义（p
2.2组织学分析转tGF-β1组阿尔新蓝染色尚呈均一表现，He染色细胞呈紊乱排列，数量有减少，中间层和表层细胞有簇集显示。为棕黄色Ⅱ型胶原免疫组化胞浆，观察基质染色，呈较深表现。转iL-Ra组细胞在表层和中间层稍簇集，排列稍紊乱，阿尔新蓝染色呈均一表现，为棕黄色Ⅱ型胶原免疫组化浆，基质染色相对较深。
3讨论
现阶段，应用病毒载体，可将基因成功向细胞中转染，关于oa采用病毒载体携带治疗基因处理的实验，临床已较多，但针对oa此种非致病性、慢性的疾病而言，取病毒载体应用，有一定局限性，故对在慢性疾病治疗中的应用有所限制[2]。非病毒载体无免疫原性和毒性，易合成，容量大、可生物降解、安全性好、稳定实用，可同时对多种治疗基因传输，但有待提高其转染效率。有研究应用转染的脂质体复合物tGF-β1基因入原代软骨细胞及软骨膜细胞，可达70%效率[3]，在骨软骨缺损模型中植入，缺损处在1w后仍对tGF-β1表达，提示对非病毒转染方法改进，效果较高，可使临床应用距离缩短。
针对oa动物模型展开实验，iL-1Ra基因为研究热点，其对关节软骨的退变具延缓价值已被体外、体内实验证实[4]。除单基因外，联合多基因对oa的治疗近年报道渐趋增多，nixon等研究示，iL-Ra与iGF-1基因联合，可减少基质丢失、加强软骨基质合成，对oa软骨基质损伤有逆转作用。有研究示[5]，采用eLiSa对培养基iL-1Ra与tGF-β1表达量测定，在单基因组和双基因组，iL-1Ra或tGF-β1均有高表达，提示转染软骨细胞基因对表达可获取。本次研究中，Li-1Ra+tGF-β1组tnF-α、iL-1β含量均显著低于tGF-β1组、iL-1Ra组，差异有显著统计学意义（p
对组织学特征展开观察，因炎性因子作用，在未转染组，软骨细胞破坏呈增多显示，细胞外基质及胶原纤维分泌合成减少，故染色有变淡表现，与oa特征符合。而染色在基因治疗组呈加重显示，提示软骨细胞在基因治疗组明显增多，合成的细胞外基质和胶原纤维也有增加[6]。观察染色变化，转基因组对致炎软骨块具修复效果。
综上，经脂质体对tGF-β1和iL-1Ra基因向软骨细胞介导，与致炎软骨块共培养，得出转基因组对炎性因子具降低作用，相较单基因，双基因效果更为明显，可对关节软骨退变抑制，发挥理想治疗oa作用。
参考文献：
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基因组学应用篇8
[关键词]系统生物学；基因组学；蛋白质组学；计算生物学
[中图分类号]R34[文献标识码]a[文章编号]1673-7210（2008）09（b）-020-03
近代生物学研究主要是以分子生物学和细胞生物学研究为主。研究方法皆采用典型的还原论方法。目前为止，还原论的研究已经取得了大量的成就，在细胞甚至在分子层次对生物体都有了很具体的了解，但对生物体整体的行为却很难给出系统、圆满的解释。生物科学还停留在实验科学的阶段，没有形成一套完整的理论来描述生物体如何在整体上实现其功能行为，这实际上是还停留在牛顿力学思想体系的简单系统的研究阶段。但是生物体系统具有纷繁的复杂性[1，2]。尽管对一个复杂的生物系统来说，研究基因和蛋白质是非常重要的，而且它将是我们系统生物学的基础，但是仅仅这些尚不能充分揭示一个生物系统的全部信息。这种研究结果只限于解释生物系统的微观或局部现象，并不能解释系统整体整合功能的来源，不能充分揭示一个生物系统的信息，且忽略了系统中各个层面的交互、支持、整合等作用,限制了生物学研究的发展。在这种现状下，20世纪末人类基因组计划完成后，生物学领域的科学家都在考虑一个问题：未来生物学研究的方向在哪里？为此学术界也不乏辩论。得出的共识是：生物学的发展未来主要面对如下问题：(1)如何弄清楚单一生物反应网络，包括反应分子之间的关系、反应方式等；(2)如何研究生物反应网络之间的关系，包括量化生物学反应及生物反应网络；(3)如何利用计算机信息及生物工程技术进行生物反应，生物反应网络，乃至器官及生物体的重建。
早在1969年，BertalanfyLV就提出了一般系统理论(generalsystemstheory)，他在文章中指出生物体是一个开放系统，对其组成及生物学功能的深入研究最终需要借助于计算机和工程学等其他分支学科才能完成[3]。1999年，由LeroyHood创立的系统生物学(systemsbiology)则是在以还原论为主流的现代生物学中反其道而行之，把这种以整体为研究对象的概念重新提出。他给系统生物学赋予了这样的定义，系统生物学(systemsbiology)是研究一个生物系统中所有组成成分(基因、mRna、蛋白质等)的构成，以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。换言之，以往的实验生物学仅关心基因和蛋白质的个案，而系统生物学则要研究所有的基因、所有的蛋白质、组分间的所有相互关系。显然，系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学，是生物学领域革命性的方法论。以胡德的观点，基因、蛋白质以及环境之间不同层次的交互作用共同架构了整个系统的完整功能。因此，用系统的方法来理解一个生物系统应当成为并正在成为生物学研究方法的主流。利用系统的方法对其进行解析，综合分析观察实验的数据来进行系统分析。具体通过建立一定的数学模型，并利用其对真实生物系统进行预测来验证模型的有效性，从而揭示出生物体系所蕴涵的奥秘，这正是生物学研究方法的关键所在。
1系统生物学的主要研究内容
系统生物学主要研究实体系统(如生物个体、器官、组织和细胞)的建模与仿真、生化代谢途径的动态分析、各种信号转导途径的相互作用、基因调控网络以及疾病机制等[4，5]。
系统生物学的首要任务是对系统状态和结构进行描述，即致力于对系统的分析与模式识别，包括对系统的元素与系统所处环境的定义，以及对系统元素之间的相互作用关系和环境与系统之间的相互作用的深入分析。具体如生物反应中反应成分之间的量的关系，空间位置，时间次序，反应成分之间的因果关系，特别是反馈调节和变量控制等有关整个反应体系的问题等。其次要对系统的演化进行动态分析，包括对系统的稳态特征、分岔行为、相图等的分析。掌握了系统的基本演化机制，使系统具有目标性和可操作性，使之按照我们所期望的方向演化，也有助于我们重新构建或修复系统，为组织工程学的组织设计提供指导。另外，系统科学对生物系统状态的描述是分层次的，对不同层次进行的描述可能是完全不同的；系统科学对系统演化机制的分析更强调整体与局部的关系，要分析子系统之间的作用如何形成系统整体的表现、功能，而且对系统整体的每一行为都要找出其与微观层次的联系。
系统生物学的研究包括两方面的内容。首先是实验数据的取得，这主要包括提供生物数据的各种组学技术平台，其次是利用计算生物学建立生物模型。因此科学家把系统生物学分为“湿”的实验部分（实验室内的研究)和“干”的实验部分（计算机模拟和理论分析)。“湿”、“干”实验的完美整合才是真正的系统生物学。
系统生物学的技术平台主要为各种组学研究。这些高通量的组学实验构成了系统生物学的技术平台。提供建立模型所需的数据，并辨识出系统的结构。其中包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组学和表型组学计算生物学通过建模和理论探索。可以为生物系统的阐明和定量预测提供强有力的基础。计算生物学包括数据开采和模拟分析。数据开采是从各实验平台产生的大量数据和信息中抽取隐含其内的规律并形成假说。模拟分析是用计算机验证所形成的假说，并对拟进行的体内、体外生物学实验进行预测，最终形成可用于各种生物学研究和预测的虚拟系统。计算生物学涉及一些新的数学原理和运算规则，需要物理和数学来研究生物学的最基本的原理，也需要计算科学、信息学、工程学等进行生物工程重建和生物信息传递的研究。
2系统生物学的研究思路及特点
系统生物学识别目标生物系统中的各种因素，然后构架一个系统模型，在其中赋予这个生物系统能动性。在此模型中研究细胞、组织、器官和生物体整体水平，研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用，并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能、表型和行为。系统生物学最大的特点即整合。这里的整合主要包括三重含义。首先，把系统内不同性质的构成要素(Dna、mRna、蛋白质、生物小分子等)整合在一起进行研究；其次，对于多细胞生物，系统生物学要实现从基因到细胞、到器官、到组织甚至是个体的各个层次的整合。第三，研究思路和方法的整合。经典的分子生物学研究是一种垂直型的研究，即采用多种手段研究个别的基因和蛋白质。而基因组学、蛋白质组学和其他各种“组学”则是水平型研究，即以单一的手段同时研究成千上万个基因或蛋白质。而系统生物学的特点，则是要把水平型研究和垂直型研究整合起来，成为一种“三维”的研究[6]。
3系统生物学的研究方法
系统生物学最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系统生物学的发展正是由于对生物系统的干扰手段不断进步促成的。干涉主要分为从上到下(top-down)或从下到上(bottom-up)两种。从上到下，即由外至里，主要指在系统内添加新的元素，观察系统变化。例如，在系统中增加一个新的分子以阻断某一反应通路。而从下到上，即由内到外，主要是改变系统内部结构的某些特征，从而改变整个系统，如利用基因敲除，改变在信号传导通路中起重要作用的蛋白质的转录和翻译水平[7]。
目前国际上系统生物学的研究方法根据所使用研究工具的不同可分为两类：一类是实验性方法，一类是数学建模方法。实验性方法主要是通过进行控制性的反复实验来理解系统[8，9]。首先明确要研究的系统以及所关注的系统现象或功能，鉴别系统中的所有主要元素，如Dna、mRna、蛋白质等，并收集所有可用的实验数据，建立一个描述性的初级模型(比如图形的)，用以解释系统是如何通过这些元素及其之间的相互作用实现自身功能的。其次在控制其他条件不变的情况下，干扰系统中的某个元素，由此得到这种干扰情况下系统各种层次水平的一些数据，同时收集系统状态随时变化的数据，整合这些数据并与初级模型进行比较，对模型与实际之间的不符之处通过提出各种假设来进行解释，同时修正模型。再设计不同的干扰，重复上面的步骤，直到实验数据与模型相一致为止。
数学建模[10，11]方法在根据系统内在机制对系统建立动力学模型，来定量描述系统各元素之间的相互作用，进而预测系统的动态演化结果。首先选定要研究的系统，确定描述系统状态的主要变量，以及系统内部和外部环境中所有影响这些变量的重要因素。然后深入分析这些因素与状态变量之间的因果关系，以及变量之间的相互作用方式，建立状态变量的动态演化模型。再利用数学工具对模型进行求解或者定性定量分析，充分挖掘数学模型所反映系统的动态演化性质，给出可能的演化结果，从而对系统行为进行预测。
4当代系统生物学研究热点
基因表达、基因转换开关、信号转导途径，以及系统出现疾病的机制分析等四个方面是目前系统生物学研究的主要阵地。
基因组医学(genomicmedicine)是以人类基因组为基础的生命科学和临床医学的革命。生命科学和临床医学结合，将人类基因组研究成果转化应用到临床实践中，是后基因组时代最重要的研究方向之一。人类基因组计划从完成和多种疾病相关的基因研究发现，迅速进入到蛋白质组学、染色体组和人类疾病基因的研究，通过单基因或复杂多基因疾病的相关基因研究和疾病易感因素分析，达到揭示基因与疾病的关系之目的；遗传背景与环境因素综合作用对疾病发生发展的影响；为疾病的诊断、预防和治疗、预后和风险预测提供依据。基因组医学将大大提高我们对健康和疾病状态的分子基础的认识，增强研制有效干预方法的能力。
后基因组(post-genome)的交叉学科研究是目前生命科学研究的前沿。交叉学科是一个新的研究领域，范围非常广阔，如基因组、蛋白质组、转录组等等，从而出现许多新的交叉学科。
细胞信号转导(signaltransduction)的研究是当前细胞生命活动研究的重要课题。细胞信号转导蛋白质组学是功能蛋白质组学的重要组成部分。系统地研究多条信号转导通路中蛋白质及蛋白质间相互关系及其作用规律，细胞信号转导通路网络化，其作用模式、通路、功能机制、调控多样化，细胞信号转导结构、功能、途径的异常在癌症、心血管疾病、糖尿病和大多数疾病中起重要作用。对细胞信号转导机制的了解，已成为创新药物、防病治病的关键。细胞信号转导不是一门单一学科，而是多种学科，如细胞学、生物化学、生物物理学和药理学等多学科的交叉学科。
5现阶段系统生物学存在的问题
目前的系统生物学研究还只是初步使用动力学建模方法来定量描述系统的动态演化行为，这种方法对简单巨系统是适用的，但是在运用到复杂适应性系统时就会表现出很多的局限性，有很多问题就不能解决。生物体系统的复杂程度超乎我们的想象，现阶段不宜研究整个生物体系统，可以从研究“小系统”(生物体中具有一定功能、相对独立的部分，将其看成一个“系统”)开始，当然如何正确地分析这个小系统本身也不是件易事。
5.1现有技术水平的限制
着眼于整体的系统生物学对技术、仪器的依赖性大大超过传统的分子生物学。高通量、大规模的基因组及蛋白质组等的发展都是建立于新技术、新仪器出现基础之上。就目前的技术水平来讲，距系统生物学所要求达到的理想水平还相差很远。由于技术发展的不均衡造成了系统中各个水平上的研究不均衡。基因组和基因表达方面的研究已经比较成熟，而在其他水平如蛋白质、小分子代谢物等的研究仍处于起步阶段。各种蛋白质在数量上的巨大差异是全面分析低丰度蛋白质的一大障碍。而低丰度蛋白往往是最重要的生物调节分子，如何加强对低丰度蛋白的高通量研究，将是对蛋白质组应用前景的重要保障。同样，如何研究系统内存在的非遗传性分子即细胞中存在的成百上千的独立的代谢底物及其他各种类型的大小分子，它们在基因表达、酶的构象形成等方面有着重要作用。建立适当的方法来系统检测这些分子的变化是系统生物学能否发展的关键。
5.2分析水平的限制
系统的复杂性决定了全面分析的复杂性。人类基因组计划的实施提供了庞大的信息资源，已让人眼花缭乱，而对于较核苷酸复杂得多的蛋白质及代谢物等的分析将是更大的挑战。如何系统而详尽地为公共数据库中的信息加上注解，对这些复杂数据进行储存和分析将成为系统生物学发展的瓶颈。
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基因组学应用篇9
【关键词】基因工程抗体dna遗传基因重组基因工程制药基因工程抗病毒疫苗基因工程治疗疾病基因工程诊病
随着社会的发展，时代的进步，医学已经进入了一个飞速发展的阶段。随着人们生活水平的日益提高，随之而来的便是各种疾病。新的药物层出不穷，在医学历史上掀起一阵又一阵的波澜。近年来，尤以基因工程，蛋白质工程，胚胎细胞工程，动、植物细胞工程备受科学家青睐。其中最为基本的就是基因工程。那么，究竟什么是基因工程呢？
基因工程
基因工程是按着人们的科研或生产需要，在分子水平上，用人工方法提取或合成不同生物的遗传物质，在体外切割，拼接形成重组dna,然后将重组dna与载体的遗传物质重新组合，再将其引入到没有该dna片段的受体细胞中，进行复制和表达，生产出符合人类需要的产品或创造出生物的新性状，并使之稳定地遗传给下一代。按目的基因的克隆和表达系统，分为原核生物基因工程、酵母基因工程、植物基因工程和动物基因工程。基因工程具有广泛的应用价值，为工农业生产和医药卫生事业开辟了新的应用途径，也为遗传病的诊断和治疗提供了有效方法。基因工程还可应用于基因的结构、功能与作用机制的研究，有助于生命起源和生物进化等重大问题的探讨。基因工程是最为复杂的科学技术之一。
基因工程的基本程序简单可分为以下几个步骤：1．对目的基因的提取；2．对基因表达载体的构建；3.将目的基因导入受体细胞；4．受体细胞导入的检验。
2基因工程在医学上的发展和影响
目前,通过重组dna产生的工程菌已大量高效地合成出许多人体中的活性多肤,为人体战胜多种疑难疾病提供了有力的武器,也是国际医药工业发展的新的增长点。
重组dna技术的发展使得设计新的无毒副作用的疫苗成为可能,并已取得了突破性进展。目前,正在开发研制的疫苗种类繁多,成为控制疾病的有效手段。
蛋白质工程是指根据蛋白质的立体结构,采用基因工程等各种手段,根据人们的意愿对天然蛋白质进行修饰改造,使之在多种性能方面优于天然蛋白质。在医学方面,可望通过某些单克隆抗体免疫球蛋白与毒素队融合,来制造“生物导弹”药物,用以攻克肿瘤及其他疾病的治疗等。
转基因动物已进入实用阶段,把人的基因或其他外源基因导入动物的技术已经成熟,一种用途是建造新的动物模型；另一种用途是使转基因动物成为一种生物反应器,将有医学价值的活性蛋白基因导入易于繁殖的家畜或家禽受精卵中,在长成的转基因动物体液或血液中收获基因产物。
人类基因组计划和恶性肿瘤的防治从1991年开始的人类基因组计划,是人类科学史上最重大的科学项目之一,是当今生物学,医学领域内一项最为引人注目的系统工程。
3基因工程在医学上的应用
3.1基因工程制药
基因工程制药开创了制药工业的新纪元，解决了过去不能生产或者不能经济生产的药物问题。现在，人类已经可以按照需要，通过基因工程生产出大量廉价优质的新药物和诊断试剂，取得了巨大的经济效益和社会效益。
3.2基因工程抗病毒疫苗
为人类抵御病毒侵袭提供了用武之地。基因工程乙型肝炎疫苗、狂犬病疫苗、流行性出血热病毒疫苗、轮状病毒疫苗等应用于临床，提高了人类对各种病毒病的抵御能力。
3.3基因工程治疗疾病
基因治疗有两种途径，一是体细胞的基因治疗，二是生殖细胞的基因治疗。体细胞的基因治疗是将正常的遗传基因导入受精的卵细胞内，让这种遗传物质进入受精卵的基因组内，并随着受精卵分裂，分配到每一个子细胞中去，最终纠正未来个体的遗传缺陷。而生殖细胞的基因治疗是将人类设计的“目的基因”导入患有遗传病病人的生殖细胞内，此法操作技术异常复杂，又涉及伦理，缓行之理充足，故尚无人涉足。
3.4基因工程诊病
运用基因手段诊病，从基因中寻找病根，旨在根治遗传性疾病和为癌症、艾滋病、病之类的“不治之症”寻找新的诊断渠道。目前，聚合酶链反应的基因诊断技术是在基因水平上对人体疾病进行诊断的最新技术。此外，用在法医上，特别是鉴定犯罪，只要在犯罪现场采到一滴血、一根毛发或者微量的唾液、精斑或者单个，都可为擒获犯罪提供线索。
基因工程是20世纪生命科学领域中最伟大的成就，开辟了生命科学的新纪元。基因工程是一种分子水平上的生物工程，是生物工程的核心，是生物工程的灵魂，它可以超越动物、植物和微生物之间的界限，创造出新的生物类型。基因工程不仅在医学上应用广泛，而且广泛应用在工业、农业、冶金、环保等领域，为人类的丰衣足食和健康长寿提供了持续的实用价值很高的产品，发展前景极为广阔。
参考文献
基因组学应用篇10
过去蛋白质研究的根本缺陷在于孤立地研究单个蛋白质的结构、功能、表达以及与疾病的关系。但是，人体或自然界的生物并不仅仅是各种蛋白质的混合物，而是一个统一的整体。一种蛋白质的缺陷可能导致其它相关蛋白质含量的改变，或者由其它的蛋白质加以代偿。因而从单一蛋白质出发，无论是进行疾病的论断还是生物技术，都将是不全面的。更何况许多疾病或生命现象是多基因产物的结果，单纯的遗传分析很难诊断多因素的疾病复杂的基因间相互作用，因而必须充分认识细胞内不同的蛋白质是如何相互作用、相互协调的。而这些问题远不是基因组研究所能回答得了的。在此背景下，蛋白质组学(pr-oteomics)应运而生。
1蛋白质组学的概念
蛋白质组(proteome)一词，源于蛋白质(pRotein)与基因组(genome)两个词的结合,最早由澳大利亚学者wilkins和willian等人于1994年提出,是指基因组所表达的全部蛋白质。它与基因组相对应,也是一个整体的概念。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(准确地说应为开放阅读框，oRF)的数目，但在生物体内这样的蛋白质组是不存在的。基因组是静态的，一个生物体的基因组在其一生中基本上是稳定不变的。但基因组内各个基因表达的条件和程序则是随时间、地点和环境条件而变的，因而它表达的产物的种类和数量随时间、地点和环境条件而变化。从基因表达的角度看，蛋白质组内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，蛋白质组的蛋白质的数目又远远大于这个数字。因为mRna的剪切和编辑可使一个oRF产生数种蛋白质，蛋白质翻译后的修饰，如糖基化、磷酸化同样增加了蛋白质种类。朊病毒学说认为一级结构相同的蛋白质在一定条件下可以形成不同结构的蛋白质，从结构上进一步丰富了蛋白质种类的概念。因此，蛋白质组的概念也被定义为在一个细胞内存在的全部蛋白质。基因组基本是固定不变的，蛋白质组却是动态的，具有时空性和可调节性，能反映出特定基因的表达时间、表达量以及蛋白质翻译后的加工修饰和亚细胞分布等。它是在人类基因组计划研究发展的基础上形成的新兴学科。
蛋白质组学就是研究细胞内全部蛋白质的组成及其活动规律[1～3]。与以往蛋白质化学的研究不同，蛋白质组研究的对象不是单一或少数的蛋白质，它着重的是全面性和整体性，需要获得体系内所有蛋白质组分的物理、化学及生物学参数，如分子质量、等电点、表达量等，以及细胞内蛋白质之间的相互作用。主要在整体水平上研究细胞内蛋白质的组成、结构及其活动规律。它旨在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式，其内容包括蛋白质的定性鉴定、定量检测、细胞内定位、相互作用研究等，最终揭示蛋白质功能，是基因组Dna序列与基因功能之间的桥梁。
2蛋白质组学研究的重要工具
如何同时测定一个生物中大量或全部基因的表达可以通过引入cDna和寡核苷酸微阵列得以解决。用Dna微阵列和相关方法分析基因表达依赖于两个重要工具：pCR和寡核苷酸与互补序列的杂交。但是蛋白质没有pCR等价物，且不能专一性与互补氨基酸序列杂交。另外由于翻译后修饰使得许多蛋白质以多种形式存在，检测和区分特定基因的多种蛋白质产物时蛋白质组学在分析方面更具挑战性。尽管存在上述困难，但由于几种重要工具的发展和结合使用给研究人员提供了灵敏度和专一性较高的识别和鉴定蛋白质的方法。
第一种必需工具是蛋白质的分析分离技术。蛋白质组学中蛋白质分离有两个目的。一是将蛋白质混合物分离成单一蛋白质或蛋白质小组以简化复杂蛋白质混合物。二是蛋白质的分离分析可以比较两个样品蛋白质的不同表观，研究者可以标记用于分析特定的蛋白质。双向凝胶电泳（two-dimensionalelectrop-
horesis,2-De）可能是目前分离复杂样品蛋白的最好单项技术。其他的蛋白质分离技术，包括1D-SDS-paGe、高效液相色谱（HpLC）、毛细管电泳（Ce）、等电聚焦（ieF）和亲和色谱等都是蛋白质组学的有力工具。为了适应蛋白质组学自动化、高通量、高产出的要求，人们将不同的蛋白质和肽分离技术结合发展为多维技术，比如离子交换色谱与反相色谱的串联是分离复杂肽混合物的有力工具。
第二种工具是质谱（massspectrometry,mS）。质谱仪的使用在过去10年中有了极大的革新，再发展为分析生物分子，特别是分析蛋白质和肽的高灵敏度和准确度上达到顶点。mS仪器的使用可提供在蛋白质组学研究中都非常重要三类分析。首先，mS可以进行100kDa或更大完整蛋白质的精确质量测定。估计蛋白质质量的最好方法是mS分析，而不是测定蛋白质在SDS-paGe的迁移。高精度蛋白质质量测定的应用有限，因为它往往不够灵敏，况且精质量对精确鉴定蛋白质往往也是不充分的。其次，mS能对蛋白质水解消化产生的肽进行精确的质量测定。相对于完整蛋白质质量测定，肽质量测定可以有高灵敏度和高质量准确度。而且对于蛋白质水解肽有较好的分析方法，如肽质量指纹谱（peptidemassFinger,pmF）可以直接用肽质量测定数据在数据库中进行检索，该方法常常可以确切鉴定靶蛋白质。最后mS可以对蛋白质水解消化得到的肽序列进行分析。目前认为mS是肽序列分析中的最新技术，mS序列数据为蛋白质鉴定提供了最有力和最精确的方法。
第三种工具是数据库。蛋白质、eSt和基因组序列数据库共同提供了生物全部蛋白质的完整数据库目录。当用有限的序列信息，甚至原始质谱数据进行检索时，我们可以根据数据与数据库的匹配情况鉴定蛋白质组分。
第四种必要的工具是对数据库定蛋白质序列与mS数据进行比对的各种软件。虽然从mS数据可以测定序列，但是这种从头开始分析成百上千的谱图是一项费时费力的任务。蛋白质组学软件将为分析的mS数据，在特定算法的帮助下于蛋白质、eSt和基因组序列数据库的序列相比对，自动检测大量用于蛋白质序列匹配的mS数据。然后研究人员检查自动检测的结果，估计数据的质量，所用的时间比手工解释每一张谱图要少得多。目前常用的肽质量指纹图谱的搜索工具有mascot、proFound、mS-Fit、mowSe等；常用的mS/mS搜索工具有SeQUeSt、mascot、mS-tag等。
这4种工具的结合使用形成了蛋白质组学当前的技术，每一种工具在技术上都发展迅速。
3开设《蛋白质组学》课程的重要性
蛋白质组学提出后，澳、欧、日、美等纷纷成立研究机构和公司，迅速启动蛋白质组计划。例如：丹麦odense大学的Centerforproteomeanalysis（Cpa），澳大利亚macquarie大学的australianproteomeanalysisFacility（apaF）。国际著名学府如哈佛、斯坦福等均跻身此类研究。由于蛋白质组学研究比基因组学研究更接近应用，具有巨大的市场前景，企业与制药公司纷纷斥巨资开展蛋白质组研究。蛋白质组研究对现代生命科学和医学的贡献可能使研究工作者从核酸时代回归蛋白质时代，对生命系统活动与疾病发生分子机制的认识有间接的基因层次深入到生命活动的执行者――蛋白质层次。蛋白质组研究已成为后基因组时代最重要的研究之一，是21世纪生命科学的重要支柱之一，其发展不可限量。
蛋白质组学是一门极富辐射能力的前沿学科，其本身综合了生物学、医学、生物工程学、计算机及网络技术等多学科的技术方法。蛋白质组所解决的问题涵盖生物医学的各种学科。蛋白质组分析已成为专门的技术体系广泛用于生物医学众多领域的研究，比如磷酸化蛋白质组学、结构蛋白质组学、疾病蛋白质组学、蛋白质组学与药物开发等。其基础研究与分析应用正已指数增长方式发展。所以，面向研究生开设《蛋白质组学》课程，介绍学科背景，了解相关技术理论和最新进展，对于研究生选题和了解学科前沿具有重要意义。
经过近十年的发展，双向电泳分离技术和生物质谱鉴定技术作为蛋白质组研究的主要支撑技术在国内外大学和科研机构已基本配套，形成了一定规模的专业队伍和专业机构。国内大学相继成立的蛋白质组学实验室，建立了蛋白质组学技术平台。近年来国内外大学和研究机构开始将面向学生讲授蛋白质组学，有关蛋白质组学的参考书也相继问世，为开设《蛋白质组学》课程奠定了基础。
4关于授课内容和授课形式的建议
根据国内外开设《蛋白质组学》课程的内容安排并结合学校实际情况，授课内容将蛋白质组学基本技术原理和实验演示相结合。我们拟介绍蛋白质组学研究背景和主要研究内容，蛋白质组学两大主要支撑技术双向电泳和质谱技术的原理和方法，蛋白质组学数据分析原理和方法，蛋白质组学的技术进展及其生物医学应用。经过两年的教学实践，受到学生的好评。但是仍然存在较多问题，主要表现在：（1）蛋白质组学本身综合了生物学、医学、生物工程学、计算机及网络技术等多学科的技术方法，而学生基础参差不齐，部分学生感到理解困难。（2）双向电泳技术、质谱技术等虽然使用多媒体教学尽可能形象、生动，但是由于缺少实践、没有直观认识，仍然使学生感到抽象、难理解接受。针对以上问题，如果采取分级分班教学、制作双向电泳操作录像光盘等措施可能提高教学质量，以满足新世纪对医学人才培养的新要求。
关于分级分班教学可根据学生的专业情况、知识基础以及学生自愿等原则分为两个层次进行教学。
一为知识普及层次，主要让学生了解蛋白质组学的基本理论、技术方法，了解学科前沿，而不要求其掌握技术方法的原理和操作,比如卫勤管理、计算机等专业学生,通常不会涉及蛋白质组学相关课题，而且由于通常他们的相关知识背景较薄弱，掌握技术方法的原理和操作也较困难。另外一些本身基础较差又对蛋白质组学相关课题不感兴趣的学生可自愿选择在该层次进行教学。对于这部分学生教学最主要的目标是拓宽其知识面。
二为知识掌握层次，不仅要求学生了解学科前沿，而且要求掌握蛋白质组学基本理论及原理、掌握样品处理和双向电泳实验操作技术、掌握双向电泳图谱的软件分析、掌握蛋白酶解技术、熟悉质谱工作原理和moLDi-toF质谱鉴定蛋白的方法。对于该层次的教学，不仅进行课堂理论讲授，可能的情况下开设演示实验课，比如双向电泳实验操作过程以及pDQUeSt软件使用和数据库检索的实验演示，让学生对实验方法有更直观地认识。