發信人: yaomc (白頭翁&山東大漢), 信區: DataMining
標  題: 生物信息學－基因組研究的有力工具（4）
發信站: 南京大學小百合站 (Fri Dec 14 15:06:51 2001), 站內信件

發信人: brilliancy (酷酷 孑孑), 信區: MS       
標  題: 生物信息學—基因組研究的有力工具（之四）(轉載) 
發信站: BBS 水木清華站 (Thu Dec 13 12:06:20 2001)

【 以下文字轉載自 HSC 討論區 】
【 原文由 Mayaochun 所發表 】

五、完整基因組的比較研究
在后基因組時代，完整基因組數據越來越多，有了這些資料人們就能對若干重大生
物學問題進行分析研究，如：生命是從哪里起源的？生命是如何進化的？遺傳密碼
是如何起源的？估計最小獨立生活的生物體至少需要多少基因？這些基因是如何使
生物體活起來的？等等。這些重大的問題只有在基因組水平上才能回答。舉例來說
，鼠和人的基因組大小相似，都含有約30億堿基對，基因的數目也類似，且大部同
源。可是鼠和人差異卻如此之大，這是為什么？同樣，有的科學家估計不同人種間
基因組的差別僅為0．1％；人猿間差別約為1％。但他們表型間的差異十分顯著。
因此，這種差異不僅應從基因、DNA序列找原因，也應考慮到整個基因組、考慮染
色體組織上的差異。這一工作開創了比較基因組學。
科學家們發現：全部基因可以按照功能和系統發生分為若干類，其中包括與復制、
轉錄、翻譯、分子伴娘、能量產生、離子轉運、各種代謝相關的基因。這一工作也
為蛋白質分類提供了新的途徑。同時，科學家們通過幾個完整基因組的比較，統計
出維持生命活動所需要的最少基因的個數為250個左右。同樣，當我們比較鼠和人
的基因組就會發現，盡管兩者基因組大小和基因數目類似，但基因組的組織卻差別
很大。例如存在于鼠1號染色體上的基因已分布到人的1、2、5、6、8、13、18號7
個染色體上了。研究表明在同一界中，某些核糖體蛋白排列順序的差異能反映出物
種間的親緣關系，親緣關系越近，基因排列順序越接近。這樣就可以通過比較基因
的排列順序來研究物種間的系統發育關系。
我國從1998年開始就開展了微生物完整基因組的大規模測序和分析工作。現在正進
行和已完成的有：我國自行鑒定的Thermotogales科的高溫真細菌、泉生熱袍菌；
福氏痢疾桿菌；鉤端螺旋體出血黃疸型賴株；表皮葡萄球菌；菊花黃單胞菌。我國
科學家在完成人類基因組的1％測序工作的同時，最近又完成了具有4．3億堿基對
的水稻基因組的“工作草圖”。這些數據將為我國在這一領域的研究提供最直接的
素材。
六、從功能基因組到系統生物學
在不同的組織中表達基因的數目差別是很大的，腦中基因表達的數目最多，約有3
－4萬個轉錄子，有的組織中只有幾十或幾百個基因表達。同一組織在不同的個體
生長發育階段，表達基因的種類、數量也是不同的，有些基因是在幼年時期表達的
，有些是中年階段表達的，有些要到老年時期才表達。我們不僅需要了解基因的序
列，還要了解基因的功能，也就是要了解在不同的時間、不同的組織中基因的表達
譜。這就是通常所說的功能基因組研究。
為了得到基因的表達譜，國際上在核酸和蛋白質兩個層次上都發展了新技術。這就
是在核酸層次上的基因芯片（或稱DNA芯片）技術和在蛋白質層次上的大規模蛋白
質分離和序列鑒定技術，也稱蛋白質組技術。由于芯片上樣品點的密度很大，可以
達到每片幾十萬，因此表達譜數據挖掘和知識發現就成了該研究成功與否的關鍵。
無論是生物芯片還是蛋白質組技術的發展，都更強烈地依賴于生物信息學的理論、
技術與數據庫。下一步，功能基因組研究將朝著復雜系統的方向發展，即：探討生
物系統中各部分、各層次的相互作用，從而進入系統生物學的領域。
  

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