分子遺傳學復習題

分子遺傳學復習題名詞解釋：DNA甲基化（DNAmethylation）:是指由DNA甲基化轉移酶介導，催化甲基基團從S-腺苷甲硫氨酸向胞嘧啶的C-5位點轉移的過程。ENCODE計劃(TheEncyclopediaofDNAElementsProject)：即“DNA元件百科全書計劃”，簡稱ENCODE計劃，是在完畢人類基因組全序列測定后的9月由美國國立人類基因組研究所（NationalHumanGenomeResearchInstitute，NHGRI）組織的又一種重大的國際合作計劃，其目的是解碼基因組的藍圖，鑒定人類基因組中已知的和還不知功效的多個物種的保守序列等在內的全部功效元件。ENCODE計劃的實施分為3個階段：試點階段（apilotphase）、技術發(fā)展階段（atechnologydevelopmentphase）和生產階段（aproducttionphase）。gRNA(guideRNA)：既指導”RNA(gRNA，guideRNA)，能通過正常的堿基配對途徑，或通過G—U配對方式與mRNA上的互補序列配對，指導編輯的進行。GT--AG規(guī)律（GT-AGrule）：真核生物全部編碼蛋白質的構造基因，其RNA前體在內含子和外顯子交界處有兩個較短的保守序列，內含子的左端均為GT，右端均為AG，此規(guī)律稱GT-AG規(guī)律。miRNA：即小RNA，長度為22nt左右，5′端為磷酸基團、3′端為羥基。miRNA廣泛存在于真核生物中，不含有開放閱讀框架，不編碼蛋白質，其基因的轉錄產物是發(fā)夾狀構造，在RNaseⅢ酶切后以雙鏈形式存在，是近幾年在真核生物中發(fā)現的一類含有調控功效的非編碼RNA，它們重要參加基因轉錄后水平的調控。RNA編輯(RNAediting):是指通過堿基修飾、核苷酸插入或刪除以及核苷酸替代等方式變化RNA的堿基序列的轉錄后修飾方式。RNA誘導的沉默復合體（RNAInducedSilencingComplex，RISC）：與siRNA結合后可識別并切斷mRNA。RNA指導的DNA甲基化（RNADirectedDNAMethylationRDDM）：活性RISC進入核內，指導基因發(fā)生DNA的甲基化。密碼子擺動假說（wobblehypothesis）：密碼子的第1，2位核苷酸（5’→3’）與反密碼子的第2，3核苷酸正常配對；密碼子的的第3位與反密碼子的第1位配對并不嚴謹，當反密碼子的第1位為U時可識別密碼子第3位的A或G，而G則可識別U或C，I（次黃嘌呤）可識別U或C或A。比較基因組學（comparativegenomics）：是一門通過運用數理理論和對應計算機程序，對不同物種的基因組進行比較分析來研究基因組大小和基因數量、基因排列次序、編碼序列與非編碼序列的長度、數量及特性以及物種進化關系等生物學問題的學科。表觀遺傳變異（epigeneticvariation）:基因的堿基序列未發(fā)生變化，而是由于DNA甲基化，組蛋白的乙酰化和RNA編輯等修飾造成基因活性發(fā)生了變化，使基因決定的表型發(fā)生變化，且可遺傳少數世代，但這種變化是可逆的。超基因家族（supergenefamily）：是DNA序列相似，但功效不一定有關的若干個單拷貝基因或若干組基因家族的總稱。沉默子（silencer）：一種轉錄負調控元件，當其結合特異蛋白因子時，對基因轉錄起阻遏作用。特點很象增強子，但不增強轉錄，而是削弱轉錄，故稱負增強子。代謝組學(metabolomics)：是對某一生物或細胞在一特定生理時期內全部低分子量代謝產物同時進行定性和定量分析的一門新學科。端粒(telomere)：是由獨特的DNA序列及有關蛋白質構成的線性真核染色體的末端構造，它含有避免末端基因降解、染色體末端間的粘連和穩(wěn)定染色體末端及其精確復制等功效。反向遺傳學（reversegenetics）：是從變化某個感愛好的基因或蛋白質入手，然后去尋找有關的表型變化。反轉座子（retroposon）或“反轉錄轉座子（retrotransposon）”:先轉錄為RNA再反轉錄成DNA而進行轉座的遺傳元件。核酶（ribozyme）:含有催化活性的RNA,即化學本質是核糖核酸(RNA),卻含有酶的催化功效。核酶的作用底物能夠是不同的分子,有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。核心啟動子（corepromoter）：是指在體外測定到的由RNApolⅡ進行精確轉錄起始所規(guī)定的最低程度的一套DNA序列元件?；瘜W基因組學(chemogenomics)：它是作為后基因組時代的新技術,是聯(lián)系基因組和新藥研究的橋梁和紐帶。它指的是使用對擬定的靶標蛋白高度專一的小分子化合物來進行基因功效分析和發(fā)現新的藥品先導化合物?；蚪M印跡(genomicimprinting):也稱作基因印跡(geneimpringting)，是一種新發(fā)現的非孟德爾遺傳現象，指來自雙親的某些等位基因在子代中呈現差別性體現的現象。程序性細胞死亡/凋亡（programmedcelldeath/apoptosis)：細胞應答一類刺激劑，引發(fā)一連串特性性的反映，從而啟動造成細胞死亡的路過。焦磷酸化編輯（pyrophosphorolyticediting）：RNA聚合酶通過PPi的摻入（聚合反映的逆反映）去除錯誤加入的核苷酸，然后加入正常的核苷酸，即使這種編輯不能分辨正常和錯誤的核苷酸，但由于轉錄在錯誤加入核苷酸后停留時間過長，而對其有優(yōu)先校正功效。酵母雙雜交(yeasttwo-hybrid)：運用雜交基因通過激活報道基因的體現探測蛋白質與蛋白質間的互相作用。亮氨酸拉鏈（leucinezipper）：是由伸展的氨基酸構成，每7個氨基酸中的第7個氨基酸是亮氨酸，亮氨酸是疏水性氨基酸，排列在α-螺旋的一側，全部帶電荷的氨基酸殘基排在另一側。當2個蛋白質分子平行排列時，亮氨酸之間互相作用形成二聚體，形成“拉鏈”。密碼子使用的偏好（relativesynonymouscodonusage，RSCU）：編碼同一氨基酸的各個密碼子的使用頻率在不同生物中并不相似，也不與該氨基酸在整個蛋白質中的頻率成正比，這也就是密碼子使用的偏好現象，該現象可影響基因體現的效率。母系印跡(maternalimprinting):來自母本的等位基因（母源等位基因）不體現，而父源等位基因體現的現象。母性基因（maternalgene)：母體卵子發(fā)生時所體現的基因，母性體細胞基因是在母性體細胞中體現，而母性胚系基因則在生殖細胞中體現（如卵母細胞）。染色質重塑(chromatinremodeling):是表觀遺傳修飾中一種常見的方式，是指造成整個細胞分裂周期中染色質構造和位置變化的過程。染色質重塑因子（chromatinremodelingfactor）:依靠水解ATP提供能量來完畢染色質構造的變化。染色質重塑因子在構成及功效上不同，但都包含類Snf2超家族的ATP酶亞基增強子（enhancer）：該DNA序列可增加與其連鎖基因轉錄的頻率。增強子多位于基因的5’端，但也可位于基因的3’端，甚至基因的內含子中。無位置及方向性，但可能有組織細胞特異性，普通能使基因轉錄頻率增加10～200倍，有的甚至能夠高達上千倍。甚至遠離靶基因達幾千kb也仍有增強作用。轉座子沉默（transposonsilencing）:宿主積累了轉座子的多個拷貝，從而阻遏轉座發(fā)生。構成型剪接（constitutivesplicing）：編碼蛋白質的不持續(xù)基因通過RNA剪接將內含子從mRNA的前體中依次去除，然后規(guī)范地將外顯子剪接成成熟的mRNA，這種剪接方式是一種基因只產生一種成熟的mRNA，普通也只產生一種蛋白質產物。組蛋白密碼（histonecode）：組蛋白氨基端的多個修飾（甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等）及組合通過變化染色質的構造或產生效應蛋白質的結合位點而影響基因的體現活性，從而調控下游的細胞學過程。組蛋白修飾(histonemodification):是指染色質上的組蛋白被甲基化、乙酰化或磷酸化的過程。中心法則（centraldogma）于1958年提出的闡明遺傳信息傳遞方向的法則，指出遺傳信息從DNA傳遞至RNA，再傳遞至多肽。DNA與RNA之間遺傳信息的傳遞是雙向的，而遺傳信息只是單向地從核酸流向蛋白質。簡答題：核小體與核小體定位在基因體現及其調控中有何作用答：核小體的形成及其在染色質上的精擬定位造成染色質構造不均勻，體現為某些區(qū)域核小體占據率高、某些區(qū)域核小體缺少。由于核心DNA被包裝進核小體中，阻斷了轉錄因子等與DNA的接觸機會，核小體起基因轉錄克制子的作用；而核小體之間的自由區(qū)域更有助于這些蛋白因子與其識別位點的結合；另外，核小體定位在染色質重塑過程中發(fā)生變化，從而明顯地影響基因的體現水平。原核生物與真核生物的啟動子構造有什么差別答：原核生物的啟動子特點：Pribnow框：TATAAT，位于-10左右，是RNA聚合酶的牢固結合位點Sextama框：TTGACA，位于-35附近，是RNA聚合酶的初始結合位點上述兩者及之間的距離決定轉錄效率，普通距離17bp左右CAP位點是cAMP-受體蛋白復合物在啟動子上的的結合位點真核生物有三類RNA聚合酶，與此對應，有三類不同的啟動子：RNA聚合酶Ⅰ識別的啟動子，由起始位點的核心啟動子和其上游控制元件兩部分構成。核心啟動子涉及-45到+20，負責轉錄的啟始；上游控制元件從-200到-150，它們之間的序列長度對轉錄效率影響很大。RNA聚合酶Ⅲ啟動子可分為兩種類型。一種是啟動子位于轉錄起始點下游，分為兩個亞型，Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型內部啟動子有兩個分開的序列boxA，和boxC，而它們之間的距離比較固定，為中間元件（internalelementIE），這是5SrRNA基因的典型構造；Ⅱ型啟動子內部啟動子由boxA和boxB構成，兩者之間距離較大，且不固定，是tRNA基因啟動子的典型構造。另一種啟動子是與常見的啟動子相似，又稱上游啟動子（upstreampromoter）。上游啟動子涉及三部分元件，即TATA框，近側序列元件（proximalsequenceelement,PSE），和遠側序列元件（distalsequenceelement,DSE），這是部分snRNA基因啟動子的典型構造。RNA聚合酶Ⅱ啟動子由四部分元件構成，即轉錄起始點、TATA盒、上游元件和遠上游元件。轉錄起始點（initiators）位于-3—+5，常和TATA盒構成核心啟動子起始基礎轉錄。絕大多數Ⅱ型轉錄酶啟動子均含有TATA盒，一致性序列為TATAAAA，常在起始點上游-25bp—-30bp區(qū)，TATA盒對有些Ⅱ型轉錄酶啟動子的功效是十分重要。上游元件（upstreamelement,UE）位于TATA盒上游的元件種類較多，常見的有GC盒、CAAT盒、八聚體元件、另外有些啟動子還可見到KB、ATFu等。GC盒：位于TATA上游特定位置上（-90bp），一種或幾個含有高GC序列的元件，有位置依賴性，但無方向依賴性，它與SP1蛋白結合后能夠增進轉錄的效率。CAAT盒普通位于起始點上游-80到-75左右?？蓸O大的提高轉錄的效率，但對其起點、特異性等無影響。遠上游元件或遠端調控區(qū)，比較常見的有增強子、沉默子、上游激活序列、邊際序列、絕緣子等。常見的反式作用因子有哪些其構造特點是什么答：轉錄因子有數千種之多，從其構造特點來看，重要有兩大功效區(qū)，①DNA結合域，②活性域。對于DNA結合域，根據其氨基酸構造域的特點，又可分為：螺旋-轉角-螺旋（helix-turn-helix,HTH），鋅指（zincfinger），螺旋-環(huán)-螺旋（helix-loop-helix,HLH），亮氨酸拉鏈（leucinezipper，ZIP），同源異型域（homeodomain,HD)，激素受體類（類固醇等）或核受體類，β桶（β-barrels）構造等。大量的實驗證明這兩大功效域是分開的，但不同轉錄因子的活性域其激活方式可能不同。鋅指蛋白，鋅指構造域是由蛋白質上保守的半胱氨酸及/或組氨酸與鋅原子結合形成一種手指狀的構造。典型的鋅指蛋白往往有多個鋅指構造域，兩個鋅指之間由7?8個氨基酸相連。從每個鋅指的三級構造來看，其N端形成β折疊，C端形成α螺旋。反向平行的β折疊區(qū)含有2個半胱氨酸，與其后α螺旋中的2個組氨酸一起與鋅原子結合，而由鋅原子穩(wěn)定了整個鋅指構造。同源異型域蛋白，同源異型域（homeodomains,HD）蛋白含有60個氨基酸保守序列的DNA結合蛋白，屬于HTH蛋白，可形成三個螺旋區(qū)，其中螺旋2、螺旋3形成典型的HTH域，螺旋3識別螺旋與DNA大溝結合，其N末端臂參加DNA小溝的結合β-barrels構造域，由多個反向平行的β折疊構成的β-桶(β-barrels)構造，每個亞基上的α-螺旋則與DNA大溝相結合，兩個相鄰的大溝被識別螺旋結合后可造成DNA分子發(fā)生45°的彎曲。螺旋－環(huán)－螺旋構造域，長40～50個氨基酸，有兩個長15～16個氨基酸的親水、親脂的α螺旋，長度不同的環(huán)（連接區(qū)）將其分開。多數HLH附近有一強堿性的氨基酸區(qū)是DNA的識別和結合所必需的亮氨酸拉鏈的構造域，亮氨酸拉鏈（leucinezipper，ZIP）的雙親α螺旋其疏水面亮氨酸突出，并與另一種平行的亮氨酸拉鏈蛋白的亮氨酸突出交錯排列，盤繞成卷，兩個右手螺旋互相纏繞，每圈個氨基酸，每7個殘基構成一種完整的重復單位，因此亮氨酸在拉鏈區(qū)每隔6個氨基酸殘基重復出現一次，兩個蛋白形成同源二聚體或異源二聚體。在每個拉鏈蛋白質中與亮氨酸重復序列鄰近的區(qū)域是高度堿性的，可作為一種DNA的結合位點。整個二聚體呈Y型構造。原核生物與真核生物基因體現調節(jié)機制的重要差別是什么在原核生物中，基因體現的調控以轉錄水平調控為主，在調節(jié)基因的作用下，重要以操縱子為單位，轉錄出一條多順反子mRNA，并指導蛋白質合成；并且轉錄和翻譯是偶聯(lián)的，極少發(fā)生mRNA的加工、修飾。但也存在轉錄后水平的調控，例如反義RNA的調控，翻譯的調控，RNA開關等。在真核生物中，基因體現的調控十分復雜，可發(fā)生在多個層次、多個水平，涉及從染色體和染色質的表觀遺傳學控制，DNA的復制、RNA的轉錄、加工與拼接、蛋白質翻譯及翻譯后加工、修飾等等。對于真核生物基因的轉錄調控，重要是順式作用元件（cis-actingelement）與反式作用因子(trans-actingfactor)的互相作用。另外，DNA的重排和RNA的交替剪接也是真核生物基因體現多樣性的重要機制；近年發(fā)現的小分子RNA通過RNA干擾途徑也可調節(jié)基因的體現，介導DNA的甲基化、mRNA的降解及翻譯起始的克制等。轉座子的遺傳學效應與應用答：①變化染色體構造，引發(fā)的染色體DNA缺失或倒位；②誘發(fā)基因突變；③調節(jié)基因體現，諸多轉座子帶有增強子，有的還含有啟動子，能增進基因的轉錄活性；轉座子插入某個基因的內含子或外顯子中而影響該基因體現；④產生新的變異；⑤應用轉座子標記技術，克隆目的基因；⑥以轉座因子作為基因工程載體，進行轉基因等遺傳操作。簡述染色質重塑的基本過程及其生物學功效。答：染色質重塑是指造成整個細胞分裂周期中染色質構造和位置變化的過程。此過程由兩種蛋白復合體所介導，即ATP依賴型核小體重構復合體和組蛋白修飾復合體。染色質的重塑因子通過運用ATP水解釋放的能量，引發(fā)特定核小體位置的變化(滑動),或核小體三維構造的變化,或兩者兼有,將核小體重新排布，從高度致密的染色質上解開,從而使啟動子區(qū)中的順式作用元件得以暴露,為反式作用因子（轉錄因子）與之結合提供了空間接觸的可能。組蛋白修飾因子并不變化核小體的位置，而是在DNA上作標記，以招募其它的活性成分(組蛋白密碼)，對核心組蛋白N端尾部進行共價修飾，從而變化染色質構造。染色質重塑是DNA修復和基因體現調控過程中的一種重要環(huán)節(jié)。細胞基因組中的DNA普通并非處在裸露狀態(tài)，而是與組蛋白一起構成構造致密的染色質，故染色質構造狀態(tài)的變化會影響基因的體現。細胞中存在著多個不同的染色質重塑因子復合物激活或者沉默基因的體現。染色質重塑在個體發(fā)育，人類疾病及基因劑量賠償中含有重要作用敘述題有哪些辦法可用于功效基因組學的研究現在有何進展答：隨著多個生物全基因組序列的獲得，基因組研究正在從構造基因組學轉向功效基因組學的整體研究。在功效基因組學的研究中普通運用高通量技術（high-throuputtechniques），如DNA微陣列（DNAmicroarrays），反向遺傳學（reversegenetics）技術如基因打靶，轉基因以及反義mRNA和RNA干擾等技術來系統(tǒng)地分析基因功效及基因間互相作用，基因組的時空體現以及發(fā)現和尋找新基因等。（1）DNA微陣列技術又稱DNA芯片（DNAchips）或基因芯片技術（genechips），它通過將對應于不同基因或cDNA的DNA片段或寡聚核苷酸點樣于微芯片上形成高密度的矩陣，與熒光標記的總mRNA進行雜交，然后通過激光共聚焦掃描檢測并運用計算機軟件對雜交信號進行自動化定性定量分析，含有高通量、實時、敏捷、精確等特點。（2）基因打靶是指通過轉染的DNA序列與細胞內同源的基因組序列（靶序列）之間進行同源重組，以變化靶序列來研究其構造和功效或進行基因治療的技術。基因打靶技術涉及基因敲除（knock-out）和基因敲入(knock-in)，前者是用無功效的DNA序列與靶序列重組，破壞原基因組的遺傳功效，后者是用有功效的DNA序列與受到破壞的靶序列重組使其恢復遺傳功效?；虼虬屑夹g是一種從基因到表型的新研究辦法，屬于反求遺傳學范疇。（3）反義mRNA技術通過向細胞導入一段與特定編碼mRNA互補的非編碼RNA鏈，使其與該段mRNA特異性結合而定向阻抑靶基因體現的技術。這一技術的成熟，為功效基因組學的研究和基因治療提供了新的思路。在反義mRNA技術的研究過程中，科學家們意外發(fā)現導入正義mRNA（senseRNA）與導入反義mRNA含有等效的阻抑效應。而更令人吃驚的是如果導入對應雙鏈RNA（dsRNA），其阻抑效應比導入任一單鏈RNA強十倍以上，dsRNA若經純化則阻抑效應更強。這種雙鏈RNA特異性地作用于與其序列配對的基因而克制其體現的現象叫做RNA干涉。RNA干涉技術作為一種新的定點敲除knockdown技術，賦與了功效基因組學、基因治療等全新的思路，堪稱生命科學近年來的革命性的突破。因而發(fā)現RNA干擾機制的兩位美國科學家Fire和Mello榮獲諾貝爾生理學或醫(yī)學獎?？梢娫擁棾晒闹卮罂茖W意義。現在最慣用的突變體創(chuàng)制辦法有哪些如何運用突變體進行功效基因組學研究答：1.化學誘變，化學誘變劑重要有烷化劑、堿基類似物、亞硝基化合物、疊氮化物等，多用烷化劑，如EMS和MNU等。EMS誘發(fā)的特點是突變均勻分布于整個基因組中而不呈現明顯的“熱點”。我們不僅僅能夠通過EMS造成轉錄提前終止的功效缺失突變體來研究基因的功效，也能夠通過失義突變引發(fā)的某些表型較弱、中間類型的突變體來研究功效蛋白中某個特定氨基酸殘基的功效。2.物理誘變，誘變劑重要有紫外線，X-射線，γ-射線，快中子，激光，微波，離子束等；電離輻射廣泛用于植物、動物和微生物的誘變育種，由于快中子含有能量高、輻射解決的劑量容易控制和操作簡便等特點，在生物誘變上含有獨到的優(yōu)點：如對子粒較大的玉米、大豆等的誘變效率較高，誘變的劑量（強度和時間）容易控制，在一種基因組上能夠存在多個突變位點，同時誘變后生物材料仍保持較高的活性3.生物技術，轉基因，基因打靶，激活標簽法,Gateway全長cDNA過量體現技術和RNA干涉技術等。T-DNA標簽技術是以農桿菌介導的遺傳轉化為基礎的一種插入突變研究辦法，在獲得穩(wěn)定的突變表型后,可用報告基由于探針在突變體文庫中克隆對應的功效基因。還可通過質粒挽救的辦法克隆插入序列兩翼的基因片段。T-DNA標簽突變體庫除了通過基因敲除來研究基因功效以外，還可通過對T-DNA標簽的改造建立了激活標簽（activationtagging）突變體庫，和捕獲標簽（entrapmenttagging）突變體庫。轉座子標簽技術：廣泛應用于病毒、細菌、酵母、果蠅、擬南芥菜、水稻等物種的突變體創(chuàng)制與基因功效研究。特別是在高等植物上獲得了突破性進展，如玉米激活子(activator，Ac)、解離子(dissociation，Ds)、增變子(mutator，Mu)、金魚草Tam、矮牽牛dTphl以及水稻的Tos17。構建突變體庫是功效基因組學研究的重要手段。1.重要性狀基因的克隆與鑒定：通過TILLING、PCR－walking或圖位克隆技術，能夠獲得某些突變性狀所對應的突變基因，擬定基因與性狀的對應關系。只要擁有飽和的突變體庫，理論上能夠獲得全部基因的突變體。2.創(chuàng)制中間材料，碩士物生長發(fā)育和代謝途徑RNAi通過哪些機制控制基因的體現實踐中有何應用答：RNA干涉(RNAinterference,RNAi)通過雙鏈RNA(double-strandedRNA,dsRNA)介導的轉錄后基因沉默。它能夠快速分析靶基因的功效,成為反向遺傳學研究的重要工具之一。胞質中的核酸內切酶Dicer將dsRNA切割成多個含有特定長度和構造的小片段RNA（約21～23bp），即siRNA。siRNA在細胞內RNA解旋酶的作用下解鏈成正義鏈和反義鏈，繼之由反義siRNA再與體內某些酶(涉及內切酶、外切酶、解旋酶等)結合形成RNA誘導的沉默復合物(RNA-inducedsilencingcomplex，RISC)。RISC與外源性基因體現的mRNA的同源區(qū)進行特異性結合，RISC含有核酸酶的功效，在結合部位切割mRNA，切割位點即是與siRNA中反義鏈互補結合的兩端。被切割后的斷裂mRNA隨即降解，從而誘發(fā)宿主細胞針對這些mRNA的降解反映。siRNA不僅能引導RISC切割同源單鏈mRNA，并且可作為引物與靶RNA結合并在RNA聚合酶(RNA-dependentRNApolymerase，RdRP)作用下合成更多新的dsRNA，新合成的dsRNA再由Dicer切割產生大量的次級siRNA，從而使RNAi的作用進一步放大，最后將靶mRNA完全降解，使基因沉默線蟲的lin4和let7，通過和靶基因mMT的3’末端非翻譯區(qū)結合而阻斷對應蛋白質的翻譯RNAi對基因體現的靜默作用可能通過染色質濃縮實現，dsRNA可結合到植物啟動子區(qū)域，能通過一種使DNA甲基化的作用造成基因沉默。siRNA可能參加纖毛蟲，四膜蟲蟲體間結合時的基因重組。在蟲體之間結合過程中，結合到重組序列的siRNA介導DNA缺失和染色體斷裂。轉座子沉默與siRNA有關，蠕蟲mut-7基因參加RNAi和轉位克制，從裂殖酵母的中心粒分辨離出siRNA，并檢測到這些siRNA介導此區(qū)內組蛋白甲基化。應用：RNAi在探索基因功效中的應用在RNAi技術出現以前，基因敲除（geneknockout）是重要的反向遺傳學（reversegenetics）研究手段，但其技術難度較高、操作復雜、周期長。由于RNAi技術能夠運用siRNA或siRNA體現載體快速、經濟、簡便的以序列特異方式剔除目的基因體現，因此現在已經成為探索基因功效的重要研究手段。同時siRNA體現文庫構建辦法的建立，使得運用RNAi技術進行高通量篩選成為可能，對闡明信號轉導通路、發(fā)現新的藥品作用靶點有重要意義。RNAi在基因治療領域中的應用RNAi的作用品有高效率和高特異性的特點，它能使目的蛋白的mRNA發(fā)生特異性降解。因此RNAi是基因沉默療法的抱負工具?，F在，人們已經證明在培養(yǎng)的哺乳動物細胞中，可用于抗病毒和抗腫瘤等的基因治療；其它RNAi在新藥品的研究與開發(fā)中的應用能夠作為高通量藥品靶標靶標記別和確認的工具；由于能高效特異的阻斷基因的體現，可使其成為研究信號傳導通路的良好工具；RNAi技術已被用于改良植物品質、改善植物營養(yǎng)價值等方面的研究，獲得了客觀的經濟效益。DNA甲基化是如何在轉錄水平上克制基因體現的直接干擾特異轉錄因子與各自啟動子結合的識別位置DNA的大溝是許多蛋白因子與DNA結合的部位，胞嘧啶的甲基化干擾轉錄因子與DNA的結合。許多轉錄因子，如AP-2和E2F等能識別含CpG的序列，且對其甲基化程度非常敏感，當CpG上的C被甲基化后，轉錄即被克制。轉錄克制復合物干擾基因轉錄甲基化DNA結合蛋白與啟動子區(qū)內的甲基化CpG島結合，再與其它某些蛋白共同形成轉錄克制復合物(transcriptionalrepressioncomplex,TRC)，制止轉錄因子與啟動子區(qū)靶序列的結合，從而影響基因的轉錄。已經鑒定了甲基化胞嘧啶結合蛋白1和2(MeCP1和MeCP2)及甲基化DNA結合蛋白（MBD）等轉錄克制復合物。MeCP1的克制作用比較弱，需要與含12個甲基化CpG的位點結合，缺少MeCP1的細胞其基因組內甲基化基因的克制作用削弱。MeCP2在細胞中比MeCPl豐富，轉錄克制作用比較強，可與單個甲基化的CpG堿基對結合。通過變化染色質構造而克制基因體現DNA甲基化與組蛋白去乙?；嘘P，而乙?；揎椪钦{節(jié)基因體現的另一重要方式。染色質構型的變化隨著著組氨酸的乙酰化和去乙?；?，許多乙?；腿ヒ阴；副旧砭头謩e是轉錄增強子蛋白和轉錄阻遏物蛋白。DNA失活的區(qū)域處在高度甲基化狀態(tài)，同時又富含低乙?；M氨酸。CpG二聚體中胞嘧啶甲基化是高等真核生物基因組的重要特性。普通來說，在基因啟動子區(qū)的DNA甲基化隨著著基因沉默。真核生物CG島的甲基化狀態(tài)與基因的體現活性的關系如何CpG島經常出現在真核生物的house-keeping基因的5’端調控區(qū)域調控區(qū)，在其它地方出現時會由于CpG中的C易被甲基化而形成5'-甲基胞嘧啶，脫氨基后形成胸腺嘧啶，由于T本身就會存在于DNA中，因此不易被修復，因此被裁減。故CpG在基因組中是以島的形式分布的。除定位于失活X染色體上的基因和印跡基因外，正常細胞的CpG島由于被保護而處在非甲基化狀態(tài)。啟動子區(qū)域的CpG島的非甲基化狀態(tài)對有關基因的轉錄是必須的，而甲基化普通與基因沉默有關聯(lián)，去甲基化往往與一種沉默基因的重新激活有關聯(lián)?，F在認為基因調控元件（如啟動子）的CpG島中發(fā)生5mC修飾會在空間上妨礙轉錄因子復合物與DNA的結合，而直接克制基因體現；通過轉錄克制復合物或變化染色質構造，間接影響基因體現全基因組低甲基化，維持甲基化模式酶的調節(jié)失控和正常非甲基化CpG島的高甲基化是人類腫瘤中普遍存在的現象。以往的研究證明啟動子區(qū)的高甲基化造成抑癌基因失活是人類腫瘤所含有的共同特性之一，并且這種高甲基化是造成抑癌基因失活的又一種機制。端粒及其生物學意義端粒是由許多簡樸重復序列和有關蛋白構成的線性真核染色體的末端構造，它含有避免末端基因降解、染色體末端間的粘連和穩(wěn)定染色體末端及其精確復制等功效。端粒酶是一種逆轉錄酶，由RNA和蛋白質構成，是以本身RNA為模板，合成端粒重復序列，加到新合成DNA鏈末端。端粒與衰老:大量實驗闡明端粒、端粒酶活性與細胞衰老有著一定的聯(lián)系,對于正常細胞來說，當進行了一定次數的分裂后，端粒長度縮短到一定程度，會使細胞停止分裂，造成衰老與死亡；有諸多與老年有關的疾病以及早衰綜合癥都與端粒加緊縮短有關；另外，端粒酶基因的突變體還會引發(fā)諸多人類的某些綜合癥，如再生障礙性貧血。端粒與癌癥：90%以上的癌細胞都通過端粒酶途徑來維持端粒長度，通過克制端粒酶的活性來制止癌細胞生長始終是人們治療癌癥的一種方略。端粒與干細胞端粒的長度能調節(jié)細胞自我更新的能力和腫瘤的克制的平衡狀態(tài)。但是許多問題用端粒學說還不能解釋。研究發(fā)現有些細胞的端粒長度長久維持在一種較高的水平，而端粒酶卻不體現。另外，Kippling發(fā)現，鼠的端粒比人類長近5-10倍，壽命卻比人類短的多。這些都提示體細胞端粒長度與個體的壽命及不同組織器官的預期壽命并非一致。生殖細胞的端粒酶活性長久維持較高的水平卻不會象腫瘤那樣無限制分裂繁殖；生殖細胞內端粒酶活性較高，體細胞中為什么沒有較高的端粒酶活性。看來端粒的長度縮短是衰老的因素還是成果尚需進一步研究。組蛋白修飾與基因體現調控組蛋白H2A、H2B、H3和H4是核心組蛋白，只有當DNA存在時它們才干組裝成一種有序的構造。組蛋白N端尾的修飾也能夠變化染色質的易靠近性而影響基因的轉錄活性。組蛋白N端尾部可被多個酶修飾，不同組蛋白末端修飾的方式不同，這些修飾涉及：乙?；⒘姿峄?、甲基化、泛素化、ADP糖基化等。不同修飾的組合與基因的體現狀況親密有關，又稱組蛋白密碼。這重要是由于修飾的核小體蛋白變化了與其DNA的結合狀態(tài)，使有些位點暴露，或可與其它基因體現調控蛋白結合，變化基因體現狀態(tài)。核心組蛋白都能夠被乙酰化，重要的乙?；稽c在組蛋白H3、H4的N端尾部的賴氨酸。乙酰化在DNA復制和轉錄時發(fā)生。在復制時，組蛋白的乙?；苡斜匾?，這使得它們更容易被整合到新的核心；在轉錄中，乙酰化對于有關構造上的變化也很有必要，甚至可能允許組蛋白核心從DNA上去除，或者可能產生轉錄必需的其它蛋白的結合位點。在進行有絲分裂的染色體中，經常能夠觀察到高度壓縮的染色質上組蛋白H3N端尾部被磷酸化。據推測，這些修飾可能被參加基因體現和其它DNA行為的蛋白質所識別。組蛋白N端的修飾變化了染色質的功效，從而影響到基因的體現和調控。敘述基因編輯技術，重點說crisper?；蚓庉嬍墙陙戆l(fā)展起來的能夠對基因組完畢精確修飾的一種技術，可完畢基因定點InDel突變、敲入、多位點同時突變和小片段的刪失等，可在基因組水平上進行精確的基因編輯。在科研領域，該技術能夠快速構建模式動物，節(jié)省大量科研時間和經費；在農業(yè)領域，該技術能夠人為改造基因序列，使之符合人們的規(guī)定，如改良水稻等糧食作物；在醫(yī)遼領域，基因編輯技術能夠更加精確、進一步地理解疾病發(fā)病機理和探究基因功效，能夠改造人的基因，達成基因治療的目的等。因此，基因組編輯含有極其廣泛的發(fā)展前景和應用價值。?ZFN、TALEN和CRISPR/Cas9是三大基因編輯技術1）ZFN?的基因打靶效率能夠達成?30%左右，已經能夠做到針對某些特定的序列來設計ZFN實現靶基因的修飾，但也有其發(fā)展的局限性，ZFN?的識別構造域中存在上下文依賴效應，使得?ZFN設計和篩選效率大大減少，也無法實現在每一種基因或其它功效性染色體區(qū)段都能夠順利找到適合的?ZFN作用位點。另外，由于?ZFN的脫靶切割會造成細胞毒性，使得其在基因治療領域的應用出現了一定的局限性。?2）相比?ZFN技術，TALEN?使用了?TALE?分子替代?ZF?作為人工核酸酶的識別構造域，極好地解決了ZFN對于?DNA?序列識別特異性低的問題。TALE蛋白與?DNA?堿基是一一對應的，并且對堿基的識別只由?2?個氨基酸殘基決定，這相對于ZFN的設計要簡樸得多。但是在構建