反义基因作用原理?

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这个题目有点大,我尽力回答

1.什么是反义基因 首先明确一点,我们常说的“反义基因”并不是指某个具体的基因,而是指一类特殊的 DNA 序列一—反向重复序列(inverse repeats)或称反向引物(inverse primers)。 简单来说就是一些 DNA 片段能够与自身的互补链相结合形成双链DNA,并且通过引物介导的 PCR 反应进行扩增。由于这种特性,利用反义基因可以进行基因功能的鉴定、表达量的测定等研究。 不过由于细胞中存在着天然反式剪切酶,所以理论上讲所有的单链 DNA 片段都可能成为反义基因。在具体的研究中往往根据实验的需要选择合适的 DNA 序列作为反义基因。 最常用的反义基因是位于基因组两侧的非编码区 RNA,因为这些序列不易折叠成具有生物功能的结构域。而具有编码功能基因的 DNA 往往因为存在成熟多肽链所对应的结构域而不容易作为反义基因使用。

2.反义基因的作用机制 既然反义基因为你什么可以用于基因功能的研究呢?这就要讲讲它的作用机制了。 通常来说,当某基因发生了突变导致其蛋白质产物异常时,可以通过检测该基因的 mRNA 水平或者蛋白水平的改变来推断这一基因的功能。然而这种方法只适用于某些基因,因为一部分基因的突变并不会导致其 mRNA 的含量发生变化。对于这类无法通过观察 mRNA 而判断其功能的基因应该如何筛选呢?这时候就可以考虑采用反义基因的方法。 这就像是一个排他性的方法,即只有当其他所有可能引起基因表达变化的因素都被排除以后,才可能是由于反义基因的表达发生了变化。因此反义基因的表达常常被认为是一种辅助性分子事件,常与其他分子事件的发现联合应用以评估基因的功能。

3.反义基因的应用 了解了反义基因的作用机制,我们就来谈谈它在实际研究中的应用。 首先就是基因表达的定量分析。前面说过,反义基因能用来检测那些不能通过观察 mRNA 而判断其功能的基因。而由于反义基因能够通过 PCR 扩增得到特定长度的片段,因此只需要测定目的基因与其对应反义基因的mRNA 含量就能算出两者的比值,以此推断基因的表达量。另外,虽然反义基因并不能单独导致基因的表达,但它可以通过与 mRNA 结合而抑制基因的表达。因此如果反义基因与相应的 mRNA 共同引入细胞后,会发现其基因表达的水平明显低于单独引入 mRNAs 的水平。这样通过测定两种引物的含量也能推测基因的表达情况。

其次,反义基因还可以作为报告基因用于基因功能的研究。通常来讲,需要将目的基因与报告基因一起转入细胞内,然后看它们的表达是否相互影响。例如如果目的基因的表达受到抑制,那么它周围的 report gene 的表达也会受到抑制;而如果目的基因的表达没有被抑制,report gene 的表达也会被抑制。这样就达到了通过报告基因来验证目的基因功能的目的。 除了用于基因功能的研究之外,反义基因还可以用于调节基因的表达来作为基因治疗的手段。

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