生物化学-课件

9.2FromGenestoGenomes特动养蜂甘海燕Chapter9

DNA-BASEDINFORMATION

TECHNOLOGIESContentsDNA数据库提供了遗传信息的专业目录1聚合酶链式反应扩增特定DNA序列

2基因组序列提供了最终的遗传数据库39.2FromGenestoGenomes9.2FromGenestoGenomes

现代基因组科学可以从细胞尺度上研究DNA，也可以从单个基因至基因组完整的研究。加之基因组数据库的正在建立，接下来测序就将作为一个新的里程碑。仅仅在21世纪的前十几年中，生物学的大步发展就对信息资源的快速向前提供了各种支持。那么我们现在讨论下对这些科学进展提供支持的各类技术。

DNA数据库：

（包括互补DNA数据库、基因组DNA数据库等）

是DNA克隆的集合，聚集了各类不同片段的DNA资源，并寻找功能基因及探究基因的功能。根据DNA资源的差异，数据也不同。

最大的DNA数据库就是基因组数据库，通过将特定生物体的完整基因组裂解成数以千计的小片段后，把所有的片段插入克隆载体复制后获得。

9.2FromGenestoGenomesDNA数据库提供了遗传信息的专业目录1克隆基本步骤9.2FromGenestoGenomesDNA数据库提供了遗传信息的专业目录1（1）首先应用限制性内切酶部分裂解要克隆的DNA，使其呈现不同长度的任意DNA序列。为了与克隆载体相匹配，同时为了保证数据库中的克隆可以代表所有的序列，要选取片段大小要适当。（2）克隆载体，比如BAC或YAC质粒，用相同的限制性内切酶裂解，然后与染色体DNA片段相连接。（3）连接后的混合物用来改变细菌或酵母细胞以产生一个细胞类数据库，其每个细菌或酵母都含有一套不同的重组DNA分子。（4）理想条件下，染色体的所有DNA均应包含在数据库内。每个含有重组质粒的细菌长成一个菌落或者克隆成完全相同细胞，其中每个细胞都含有相同的重组质粒。

9.2FromGenestoGenomesDNA数据库提供了遗传信息的专业目录1图9－13DNA数据库的克隆规则

这是一段假想的组织X的一段染色体，标记了序列标签位点从A到Q（sequence-taggedsites，STSs—已知序列的DNA片段，包含了已知基因）。染色体下面是大量的规则BAC克隆，从1到9.。在遗传图谱上按序排列这些克隆是一个多阶段过程。个别克隆上存在或者缺失的STSs由杂交过程确定－例如，用探针检测每个克隆和STS的PCR扩增DNA。一旦每个BAC克隆体上的STSs被确认，这些克隆就能按序排列成图谱。9.2FromGenestoGenomesDNA数据库提供了遗传信息的专业目录1

越来越多的基因序列变得有用，但基因数据库的实用性却在缩小，研究人员为了研究基因功能，正在建立更多专业的数据库。例如，对某个生物体，甚至是某几个细胞或是组织，数据库中仅包含那些被转录成RNA的能表达的基因。这样的数据库缺乏在许多真核生物基因组中占很大比例的非编码DNA。研究者首先从特定个体或细胞中提取mRNA，然后以此RNA为模板通过反转录酶合成互补的DNA（图9-14）。把合成的双链DNA插入到合适的载体中克隆，创建一个克隆群体，称之为cDNA数据库。寻找特定基因，可集中到由表达基因的细胞mRNA来构建cDNA数据库。例如，当克隆球蛋白时，可从白细胞前体细胞制备cDNA数据库，因为这些细胞有一半的mRNA编码球蛋白。为了描绘大型基因组，cDNA数据库对在随机产生的一个有用类型的STS能编排局部序列，称作表达序列标签。ESTs,范围从十几到数百的碱基对，能定位更大的基因图谱，提供表达基因标签。成百上千的ESTs包含在详细物理图谱中，被用于作为人类基因组序列的向导。

9.2FromGenestoGenomes图9－14以mRNA构建cDNA数据库

实践中，细胞mRNA包含了数千个基因的转录产物，而cDNA则与之相对应。反转录产生的双链DNA被插入到合适的载体中如何制作特殊DNA数据库

9.2FromGenestoGenomes

通过克隆一个cDNA片段可成为一个带标记序列或报告基因的cDNA序列，能推出更专业的cDNA数据库。两个有用的标记是绿色荧光蛋白基因和表位标签。一个标记基因与绿色荧光蛋白基因融合形成一个融合蛋白，有更强的荧光，可直接照亮（图9-15a）。这些小分子蛋白在显微镜下能观察，可以研究它们在细胞中的位置和运动。一个表位标签是一个很短的蛋白序列，是缺乏紧密约束的单克隆抗体。标签蛋白通过与抗体的相互作用从粗蛋白中提取沉淀（图9-15b）。如果其他的任何蛋白与标签蛋白捆绑，那些也将沉淀，提供细胞中蛋白与蛋白间相互作用的信息。专业DNA数据库的多样性和实用性每年都在增加。

DNA数据库提供了遗传信息的专业目录19.2FromGenestoGenomes

（a）临近绿色荧光蛋白GFP基因的cDNA的克隆创建了报告结构。RNA转录开始于相关基因（insertDNA）和报告基因，然后，mRNA转录作为融合蛋白开始表达。蛋白的GFP部分在荧光显微镜下是可见的。照片展示的是包含了GFP融合蛋白的线虫，表达在第四“触觉”神经蔓延在它身体的整个长度。

9.2FromGenestoGenomes（b）如果克隆临近含有抗原决定基标签的基因，抗原和抗体会结合导致融合蛋白沉淀。与标记蛋白互相作用的任何其它蛋白也会沉淀，有助于阐明蛋白之间互相作用的机理。9.2FromGenestoGenomes

人类基因组计划致力于测定人类基因组所有序列，也伴随着对各种类型生物基因组的测序。基因组测序需要一个或更多个DNA数据库，一旦测序完成就可不再借助数据库快速克隆特定基因。如果知道特定基因的部分序列，则可通过聚合酶链反应大量扩增该基因的拷贝。扩增的序列可直接用于克隆或其他分析。PCR方法是由KaryMullis1983年发明的。

聚合酶链式反应扩增特定DNA序列

2PCR9.2FromGenestoGenomes聚合酶链反应扩增特定DNA序列2（1）合成与待扩增DNA两条链互补的寡核苷酸片段作为引物，该引物与模板结合后从其3‘端开始启动向另一端引物跨越目的DNA延伸的合成反应（图9-16）。（2）加热使做为模板的DNA变性，然后在合成的引物存在下冷却，4种脱氧核苷酸被加在引物末端使其得以延长，模板则获得选择性复制。（3）在自动化仪器上经过数小时将加热、冷却、复制过程重复25-30次，以使延引物扩增的DNA片段数量可达到用于克隆或分析的水平。9.2FromGenestoGenomes图9－16用PCR扩增特异性DNA片段（a）整个过程分3步：①加热使双链DNA变性②过量的引物（蓝色）退火到要扩增的边缘部位③DNA聚合反应。这个循环重复25-30次。耐热的DNA聚合酶Taq1（来源于生长在热泉中的微生物Thermusapuaticus）不会在加热的过程中发生变性。

9.2FromGenestoGenomes

PCR中使用耐热的DNA聚合酶如TapⅠ聚合酶（来自一种耐90。C高温的细菌），该酶在加热后仍保持活性，使得在每一个循环后不用再添加聚合酶。可以在引物中引进限制性内切酶识别位点，这便于扩增的DNA用于随后的克隆（图9-16b）。

聚合酶链反应扩增特定DNA序列2另一种方法9.2FromGenestoGenomes（b）PCR扩增产生的DNA可以被克隆。引物末端可以引入非互补序列，该序列中包含限制性内切酶识别位点。虽然引物的这部分序列不能够结合到目标DNA上，PCR过程可将其整合到将要扩增的DNA中。扩增产物经限制性内切酶裂解后产生粘性末端便于连接到克隆载体中。

PCR的意义9.2FromGenestoGenomes

PCR是非常灵敏的方法，足以满足任何样品中少到一个DNA分子的检测和扩增。尽管DNA随着时间的延长会发生降解，但仍然借助PCR技术成功地从40000年前得样品中克隆出了DNA。该技术已经用于从人的木乃伊和已经灭绝的动物如猛犸象的毛发中克隆了DNA，开创了分子考古学和分子古生物学的新领域。通过扩增古遗址埋藏中的DNA可以跟踪人类的迁徙过程。流行病学家可以借助PCR技术从人类遗存中找到人类致病病毒的痕迹。除了在DNA克隆中的应用外，PCR还是法医学中的有利工具。它还可以用来在症状出现前检测病毒感染以及各种遗传病的产前诊断。聚合酶链反应扩增特定DNA序列2时代背景9.2FromGenestoGenomes

基因组是生物体最终的信息来源，并且我们对自己基因组比对任何基因组更感兴趣。不到10年，实用性的DNA的测序方法的发展已经对人类基因组的30亿碱基对序列的未来前景进行了严肃的讨论。在二十世纪80年代晚期，国际人类基因组开始大型的资助项目。重大贡献的最终成就来自于分布在六个国家（美国、英国、日本、法国、中国和德国）的20个测序中心。统筹的协调是由美国国家卫生院基因组研究办公室提供的，首先是詹姆斯·沃特森领导,之后是1992年由弗朗西斯·科林斯带头。最初的任务3×109Bp长的序列似乎是一个“泰坦尼克号”的工作，但技术却得到逐年的进步。在2003年4月，人类基因组排序完成，提前了几年的时间。

基因组序列提供了最终的遗传数据库39.2FromGenestoGenomes

这种进步是国际跨越14年精心设计得来的成就。研究小组第一次发展出了人类基因组详细物理图谱，来自每个染色体的克隆整理成一系列的长段片段毗连群（图9－17）。每一个毗连群的间隔或少于100000bp处都包含一个STSs（序列标志位点）形式的标志。因此，基因映射被分割在国际测序中心，每个中心的BAC映射序列和YAC克隆都有相对应的特定的基因片段。因为许多的克隆序列超过了100000bp长，而现代测序技术一次仅能测600-750bp，每一个克隆不得不由小的片段拼接而成。使用鸟枪法测序，研究者应用新的自动定序仪对随机给定的克隆片段测序，然后通过电脑处理识别重叠片段，对整个克隆序列排序。克隆序列片段的数量应用统计学来确定，所以克隆序列的全长都平均测序4到6次。DNA测序可以使一个数据库覆盖整个基因组，而后在二十世纪90年代末，一个重要期刊年度报告上有对其进展进行了总结，图谱的主要部分已经到位。最初计划在2005年完成整个计划，但在外界条件和科学技术的帮助下，提前完成了计划。

9.2FromGenestoGenomes图9-17人类基因组计划战略

从染色体组库中分离出的克隆体按规则排列成详尽的物理图谱，然后，通过鸟枪法将独立的克隆排序。在商业化测序计划下的战略预估了建立遗传图谱物理图谱的步骤，通过鸟枪法测序了整个的基因组。9.2FromGenestoGenomes

人类基因组序列带来的商业竞争，首先是1997年J.CraigVenter新成立的公司Celera，Celera团队利用不同的战略，省略了对基因图谱的组装，该方法被称为“全基因测序.鸟枪法”。相反，能对在基因组随机选择的DNA片段进行测序。序列片段通过计算机识别重叠序列进行拼接。一开始认为，如此规模的人类基因组计划应用鸟枪法测序是不切实际的。然而，先进的计算机软件和测序自动仪使其已接近可能。接下来在单个序列和全人类基因组序列之间都赶着时间完成项目。

2011年出版的人类基因组序列草案，随后是两年的后续工作，到消除近数千个不连续间隔以提供连接整个基因组的高质量的数据。

基因组序列提供了最终的遗传数据库39.2FromGenestoGenomes

人类基因组计划标志着二十一世纪生物学的顶峰，也给新世纪的科学领域带来了深远的改变。人类基因组仅仅是一部分，许多其他物种的基因组也在测序中，包括啤酒酵母（1996年完成）和裂殖酵母（2002），线虫（1998），果蝇（2000），植物拟南芥(2000)，小家鼠（2002），斑马鱼，众多的细菌和古细菌属（图9-18）。早期的成果主要集中在实验室常用的一些生物种类。然而，为了实验的需要和科技的进步，基因组测序发展到发展到许多其他物种也是必然的。为了使基因图谱研究领域更广阔，正尝试识别新型的蛋白和致病基因，许多其他的方案也在进行中。

基因组序列提供了最终的遗传数据库39.2FromGenestoGenomes图9－18基因组测序时间表1980s中期的讨论引导了1989测序计划的展开。筹备工作包括广泛性测序提供基因坐标，这占用了1990s的大部分时间。个别单独的项目主要是针对对实验研究有重要意义的组织的基因组的测序。第一阶段完成的测序工作包括了许多菌类，酵母，线虫，果蝇和一种农作物。哺乳动物基因组测序的完成包含的人类基因组，开始于2000年。每个基因组计划都有一个网站作为服务的中央资源库提供最新的数据。基因组序列提供了最终的遗传数据库39.2FromGenestoGenomes

具有潜在价值的数据库不仅能加速生物学的进程，也能改变人类自我反思的方式。早期对人类基因组序列洞察兴趣从着迷到意义深远，然而我们并没有想象的那么复杂。经数十年估计，在人类基因组中，人类基因组中发现取代了之前我们认为的只有30000到35000个基因，事实上人类拥有近似于3.2×109bp长的基因约100000个。这或许比果蝇基因3倍还多，是线虫的2倍。尽管人类进化相对较近，但人类基因组却很久远。早期1278个蛋白家族在早期确认，仅有94个是脊椎动物特有的。然而，我们与植物、蠕虫和苍蝇共有很多蛋白质类型，而我们在更多复杂的过程用到这些蛋白。选择基因表达模式，允许由单一基因产生更多蛋白过程--人类和其它脊椎动物比细菌、蠕虫、或任何其他形式的生命参与更多的过程。这些也允许从我们的基因补足物产生更复杂的蛋白质。

基因组序列提供了最终的遗传数据库39.2FromGenestoGenomes

现在我们知道的仅是实际编码蛋白DNA的1.1%到1.4%（图9-19）。短的重复序列组成的基因组超过50%，绝大部分的那些—全部基因的45%--来自转座子，短的可动DNA序列为寄生生物分子。许多的转座子已经长时间不移动，现在改变使他们不再移动到新的基因组点。其他的仍然在低频率的移动，帮助基因组在持续的动态下，进化成实体。至少几个转座子对细胞功能是有用的。

基因组序列提供了最终的遗传数据库3图9-19人类基因组计划的简单映射此表显示了我们基因组不同种类序列的百分比例。9.2FromGenestoGenomes基因组序列提供了最终的遗传数据库39.2FromGenestoGenomes

所有已知信息有什么是关于人类与其他物种区别有多大的吗？人类群体有成千上万的差异，成为单一核苷酸多态性或SNPs。每个人在每1000bp中约有1bp不同。从这些细小的基因差异发展到人类的不同，我们知道的有头发的颜色、视力、对药物的敏感性、脚的大小，甚至是一些不同程度的行为。一些SNPs与特定人群相关，并能提供发生在数千年前和更久远的进化时期人类迁移的重要信息。与这进展同样壮观的是，人类基因组序列很容易与即将要努力去明白的每个基因的全部信息作比较。这正是每月更新国际数据库的基因组序列的发展蓝图，描述那些我们尚不清楚描述的过程。同样，对去发现新的蛋白和对应的生化机制的影响有着巨大的推动作用。基因组序列提供了最终的遗传数据库3ThankYou!9.2FromGenestoGenomes请多批评指正9.3FromGenomestoProteomes特动养蜂田柳青Chapter9

DNA-BASEDINFORMATION

TECHNOLOGIES9.3从基因组到蛋白组学Contents序列或结构的关系提供了蛋白功能的信息

1细胞表达模式可以揭示细胞中基因的功能

2蛋白质互作的检测有助于鉴定分子和细胞的功能

39.3从基因组到蛋白组学研究背景9.3从基因组到蛋白组学

一个基因不是一个简单的DNA序列，是能转化成有用的结果的信息，是任何时候都能提供细胞所需蛋白或是功能性RNA的分子。探索基因组序列的第一步也是最重要的一步，是为基因组的产物编写目录。编码RNA作为终产物的基因比编码蛋白的基因更难鉴别，尽管后者在脊椎动物基因组中很难发现。剧增的DNA序列信息也透露了一个事实真相。尽管经多年的生化进步，但对每个真核细胞（也有不少在细菌中)还有成千上万的蛋白质是我们所不知道。这些蛋白质可能参与一些我们还未发现功能过程，也可能以一些我们能理解的却又意想不到的方式参与一些过程。此外，有关蛋白质的三维结构或蛋白合成后怎样修饰，基因组序列并未告诉我们。在细胞中起关键作用的这些蛋白，现在正成为全部细胞生物化学新研究策略的焦点。

9.3从基因组到蛋白组学蛋白质组：基因组所表达的全部蛋白质这词最早出现在1995年的研究文献。这个概念迅速演变成一个独立的研究领域,被称为蛋白质组学。通过蛋白质组学解决问题很简单，尽管解决方案不容易。每一个基因组为我们提供了成千上万编码的蛋白质的基因,在理想条件下，我们想要知道所有的蛋白质结构与功能。经过多年研究许多蛋白质带来了惊喜的成果，要形成一个完整的蛋白质组学研究却是艰巨的事业。简单地发现新蛋白的功能要求大量的工作。生物化学家利用新的快速发展的宽微列阵技术找到了快捷途径。

9.3从基因组到蛋白组学蛋白质功能分三个水平：（1）表型功能指一个蛋白质在整个生物机体的作用。例如，缺少该蛋白可能导致组织生长迟缓，改变发育模式或是死亡。（2）细胞功能指参与细胞间相互作用的一种蛋白质。在细胞内与其他蛋白相互作用，帮助确定蛋白质参与的各种代谢过程。（3）分子功能指蛋白质的生化活性精确,包括了某些细节,例如酶催化反应或配体与受体的结合。

9.3从基因组到蛋白组学研究蛋白质功能有三种主要途径：（1）比较已知功能蛋白和基因的序列与结构（2）确定基因在什么位置什么时期表达（3）研究该蛋白与其他蛋白间的相互作用。

9.3从基因组到蛋白组学序列或结构的关系提供了蛋白功能的信息

1比较基因组学：指用基因组比较来确定基因功能。直系同源：指通过以前研究的另一个或相同物种的同源性基因，发现一个新的基因，由于这种关联其功能也能全部或部分确定。一个基因存在于不同物种间，却拥有相同功能关系的序列。旁系同源：指在单个物种中有相似的基因。如果知道某物种一个基因的功能特点，则根据直系同源体基因功能关系去找第二个物种。比较关系相近的物种的基因组最容易确定同一性，比如老鼠和人类，在细菌和人类之间也发现了许多同源基因。有时染色体上的基因保存了关系相近物种间基因组的大部分片段（图9-20）。保守基因序列，称同线性，为相同位置相关片段基因的同源关系提供了额外的证据。

9.3从基因组到蛋白组学序列或结构的关系提供了蛋白功能的信息

1图9-20老鼠和人类基因组的同线型

老鼠和人类基因组的大量片段有着许多相关的基因，在染色体上按着相通的规则排列成一行，此关系称为同线型。此表展示了人类染色体9和老鼠染色体2的片段。这些片段基因展示出了高程度的同分异构样，和相同的基因排列规则。基因字母的不同名称反应了两种不同生物的命名规定。9.3从基因组到蛋白组学选择性的鉴定特定序列与特定结构类型的相关性可以判定某一蛋白质。特定结构的存在，或许暗示了其能促进ATP水解，或结合DNA，或形成一个复杂的锌离子，能帮助确定分子功能。这些关系的确定得益于日益复杂的计算机程序，突破了基因信息、蛋白质结构、特定序列与特定结构类型的相关性的限制。

序列或结构的关系提供了蛋白功能的信息

19.3从基因组到蛋白组学为了进一步了解结构与功能关系,一个大型结构蛋白质组学项目已经开展了。目标是在许多几乎没有任何有关蛋白功能的信息情况下，能确定尽可能多的蛋白质及其结构域。这项计划由一些繁琐步骤的蛋白质结晶自动化操作来协助。这将有助于结构数据库的构建。最终有助于确定结构类型发生何种程度的变化。当新发现蛋白质的结构褶皱,且与数据库已知功能类型明确相关,说明这是蛋白质的某一分子功能。

序列或结构的关系提供了蛋白功能的信息

1二维凝胶电泳法

1DNA微列阵

2蛋白质芯片

39.3从基因组到蛋白组学细胞表达模式可以揭示细胞中基因的功能

2最新测序的基因组，并没发现编码蛋白的基因与已知基因或蛋白结构有关。这种情况下，需要通过其他的方法去探究与基因功能相关的信息。鉴别其组织的某个基因的表达或是什么情况下能触发基因表达，都将提供一些有价值的信息。为了研究这些项目开发了许多不同的方法。

9.3从基因组到蛋白组学二维凝胶电泳法

1细胞表达模式可以揭示细胞中基因的功能

2

二维凝胶电泳法能在一块凝胶上分开显示1000个不同的蛋白质。质谱分析法常用于对个别蛋白点的测序，并指出其基因归类。观察来自不同组织或相同组织的，或者不同发育阶段，或是模仿不同化学条件下的样品，针对其特定蛋白斑点的有无以判定帮助判定分子功能。

9.3从基因组到蛋白组学DNA微列阵

2细胞表达模式可以揭示细胞中基因的功能

2

将DNA数据库、PCR和杂交技术结合在一起产生的称为DNA微列阵的新技术，这种方法可用来同时快速筛选数千个基因。已知基因的DNA序列，成百上千的核苷酸通过PCR扩增，利用自动点样装置将微量DNA（精确到纳升）点到固相支持体表面。在数平方厘米内布置着数千个预先设计的样品点。另一种方法就是直接在固体表面合成DNA片段（图9-21）。一旦芯片构成，可用来探测来自特定细胞类型或细胞培养的mRNAs或cDNAs，或鉴定基因在细胞中表达的。

9.3从基因组到蛋白组学图9－21影印平板技术－制备微列阵

充分利用了核苷酸前体，因为核苷酸前体在光照下具有活性，光致反应下能连接一个核苷酸和临近的核苷酸。活性核苷酸被锁定以便每次循环中只有一个核苷酸被加载在链上。覆盖在表面的挡板在编码接受特殊核苷酸分子的表面上，然后在未覆盖区域一道闪光参与核苷酸成为聚合体。

9.3从基因组到蛋白组学细胞表达模式可以揭示细胞中基因的功能

2微列阵分析可以回答诸如某个机体发育的特定阶段有哪些基因表达这样的问题。在两个不同的发育阶段提取细胞的总mRNA，然后用反转录酶合成cDNA，同时进行荧光标记。将这两种荧光标记cDNA混合作为探针与DNA微列阵上的互补DNA杂交（图9-22）。如图，两种样品制作出来的cDNA标记的核苷酸发两种不同的荧光，来自两个样本的cDNA混合在一起当成了微列阵的探针。绿色荧光的点表示单细胞期表达水平高的基因，而红色代表后来发育中表达过高的基因。DNA微列阵

29.3从基因组到蛋白组学

这种用混合探针来检测相对而不是绝对水平的表示方法可以纠正在微列阵点样中所产生的误差。荧光点阵使得可以了解并获得整个细胞染色体范围的各种基因的表达水平。对于未知基因而言，表达的时间和环境可以提供其在细胞内发挥作用的重要线索。这里，mRNA收集自两个不同发育时期的青蛙细胞。两种cDNA用不同颜色的荧光素标记，混合后作为探针检测微列阵中互补基因的序列。发出绿色荧光的点代表在单细胞期表达较高的基因，而发出红色荧光的点代表在后来的发育阶段表达较高的基因。9.3从基因组到蛋白组学细胞表达模式可以揭示细胞中基因的功能

2图9-23就是一个很好的例子，显示该技术取得了显著的效果。经过完全测序的6000多个酵母基因片段分别用PCR扩增，然后被点在固体表面制成DNA微列阵。9.3从基因组到蛋白组学细胞表达模式可以揭示细胞中基因的功能

2图9-23

DNA微列阵放大后的图像

微列阵中每一个发光点都包含了酵母基因组6200基因中的某个基因的DNA，列阵呈现了每一个基因。列阵使用来自mRNA获得荧光标记核酸进行探测（1）当细胞正常培养生长时（2）四个小时细胞开始形成芽孢。绿色的点代表在正常生长时基因表达水平更高；红色点代表在芽孢形成中基因表达水平更高。黄色点代表在芽孢形成中基因不能改变表达水平。这个图是放大的；微列阵事实上只有1.8*1.8cm。

DNA微列阵

29.3从基因组到蛋白组学细胞表达模式可以揭示细胞中基因的功能

2蛋白质芯片

3蛋白质固定在固体表面可以帮助确定样品中是否有蛋白质。例如，实验者排列特异蛋白抗体固定在固体表面上单独的点上。添加蛋白质样品，如果能够结合抗体的蛋白出现在样品中，能通过固态形式的酶联免疫吸附剂测定分析检验出来。许多其它类型和运用的蛋白芯片还在发展当中。9.3从基因组到蛋白组学蛋白质互作的检测有助于鉴定分子和细胞的功能

3基因组成分的比较

1蛋白质复合物的分离纯化

2酵母双杂交分析

3鉴定任何蛋白质功能的关键是确定谁与之结合。就拿蛋白质互相作用来说，未知功能的蛋白质和已知功能蛋白质结合能提供有用的令人信服的“牵连性结合”。正是这一方面技术的使用表现出了多样性。

9.3从基因组到蛋白组学蛋白质互作的检测有助于鉴定分子和细胞的功能

3基因组成分的比较

1虽然没有直接的关联性证据，越来越多特殊基因组中基因结合的出现暗示了其蛋白质的功能。我们能简要的搜寻特殊基因的基因组数据库，然后判定其它的基因出现在同一染色体上（图9-24）。当两个基因总是出现在同一个染色体上时，就可能暗示它们编码的蛋白功能上相关。如果至少有一个蛋白质的功能已知，那么这样的相关性是最有用的。9.3从基因组到蛋白组学图9-24比较基因组学的使用以鉴定功能相近的基因功能基因组学的作用之一是为研究系统发生的轮廓以鉴定总是一起出现在基因组中的基因。这个例子就是比较了四个不同组织的基因，但事实上，电脑检索能辨出数十个品种。命名的P1、P2等等涉及了每一物种编码的蛋白质。这项技术并不需要相应的蛋白质。在这个例子中，由于蛋白质P3、P6总是同时出现在基因组中，它们很可能是功能相关的。进一步测验是将需要确认这种推论9.3从基因组到蛋白组学蛋白质互作的检测有助于鉴定分子和细胞的功能

3蛋白质复合物的分离纯化

2

关于与抗原表位标签相连融合的基因的cDNA的数据库的构建，运用抗体蛋白结合抗原决定基的方法，实验者使用免疫沉淀反应沉淀基因的蛋白产物（图9-15b）。如果标记蛋白在细胞中表达，另一些与之结合的蛋白可能也参与了表达。这些关联蛋白的鉴定证明了标记蛋白的蛋白互相作用机制。

9.3从基因组到蛋白组学蛋白质互作的检测有助于鉴定分子和细胞的功能

3蛋白质复合物的分离纯化

2各种不同