反向遗传学

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反向遗传学(Reversed Genetics)

经典遗传学的认知路线为由表及里,即通过杂交等手段观察表型性状的变化而推知遗传基因的存在与变化。随着分子遗传学及相关实验技术的发展,众已经能够在分子水平上进行操作,有目的地对DNA进行重组或者定点突变(in vitro site-directed mutagenesis)等。因此,现代遗传学中就出现了另一条由里及表的认知路线,即通过DNA重组等技术有目的地、精确定位地改造改造基因的精细结构以确定这些变化对表型性状的直接影响。由于这一认知路线与经典遗传学刚好相反,故将这个新的领域作为遗传学的一个分支学科,称为反向遗传学。

例如,将报告基因(reporter gene),即编码易于检测的蛋白质或酶的某些基因,分别与某些待测的DNA片段重组,转染合 适的细胞,通过测定报告基因的产物即可推断该片段在基因表达调控中的作用。

反向遗传学是相对于经典遗传学而言的。经典遗传学是从生物的性状、表型到遗传物质来研究生命的发生与发展规律。反向遗传学则是在获得生物体基因组全部序列的基础上,通过对靶基因进行必要的加工和修饰,如定点突变、基因插入\缺失、基因置换等,再按组成顺序构建含生物体必需元件的修饰基因组,让其装配出具有生命活性的个体,研究生物体基因组的结构与功能,以及这些修饰可能对生物体的表型、性状有何种影响等方面的内容。与之相关的研究技术称为反向遗传学技术。 注:RNA病毒的反向遗传学,是采用病毒的遗传材料,在培养细胞或易感宿主中重新拯救出活病毒或类似病毒物质。能够拯救病毒的遗传材料称为感染性克隆,一般是在细菌质粒中含有整个病毒基因组的cDNA拷贝,使得cDNA本身或从cDNA体外转录所得的RNA具有感染性。RNA病毒的反向遗传系统通过定向修饰病毒的基因组序列,检测被拯救的人工改造病毒的表型,可以在体内(in vivo)有效地研究病毒基因结构、功能和病毒-宿主相互作用。自1978年第一例RNA病毒Qβ噬菌体的成功拯救以来,各类RNA病毒的分子生物学研究取得了长足的进展,这主要归功于各种RNA病毒反向遗传系统的建立和发展。该技术的核心是首先构建RNA病毒的全长cDNA分子,并使之受控于RNA聚合酶启动子,通过体外转录过程再次得到病毒RNA,然后将该转录物RAN转染哺乳动物细胞可拯救到活病毒,由于这种拯救病毒是来自全长cDNA分子,因此可以在DNA水平上对病毒基因组进行各种修饰或改造,然后通过拯救病毒的表性变化来判断这些基因操作的效果,从而达到对病毒基因组表达调控机制,病毒致病的分子机理等进行研究的目的,甚至还可以得到减毒毒株,开发新型的疫苗。目前已有许多RNA病毒的全长感染性cDNA克隆构建成功。

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