表达蛋白质组学(expression proteomic)即把细胞、组织中的蛋白,建立蛋白定量表达图谱,或扫描EST图。
细胞图谱蛋白质组学(cell-map proteomics):即确定蛋白质在亚细胞结构中的位置,通过纯化细胞器或用质谱仪鉴定蛋白复合物组成等,来确定蛋白质-蛋白质的相互作用。
生物信息学(Bioinformatics)是一门研究生物和生物相关系统中信息内容物和信息流向的综合系统科学,只有通过生物信息学的计算处理,我们才能从众多分散的生物学观测数据中获得对生命运行机制的详细和系统的理解。它是今后几乎进行所有生物医药研究开发所必需的动力机,用于序列分类、同类性检测,DNA序列中蛋白质中蛋白质编码区和非编码区的分离,分子结构和功能的预测,以及进化史重建,只有基于生物信息学通过对大量已有数据资料的分析处理所提供的理论指导和分析,我们才能选择正确的研发方向,同样,只有选择正确的生物信息学分析方法和手段,我们才能正确处理和评价新的观测数据并得到准确的结论。它不仅是我们了解生命和进化所必需的,同时也是发现新药和诊断方法所必不可少的。
生物信息学一词的来由
八十年代末期,林华安博士认识到将计算机科学与生物学结合起来的重要意义,开始留意要为这一领域构思一个合适的名称。起初,考虑到与将要支持他主办一系列生物信息学会议的佛罗里达州立大学超型计算机计算研究所的关系,他使用的是“CompBio”;之后,又将其更改为兼具法国风情的“bioinformatique”,看起来似乎有些古怪。因此不久,他便进一步把它更改为“bio-informatics(或bio/informatics)”。但由于当时的电子邮件系统与今日不同,该名称中的-或/符号经常会引起许多系统问题,于是林博士将其去除,今天我们所看到的“bioinformatics”就正式诞生了,林博士也因此赢得了“生物信息学之父”的美誉。
直系同源物(orthologues)指不同种属中具有相同功能的蛋白质。直系同源蛋白的序列比较,为分子考古学提供了方向。在某些情况下,利用构建进化树的方法,可以揭示细菌、酵母、昆虫、动物、植物之间的关系。这些关系只能从分子水平才能得以阐明。
旁系同源物(paralogues) 指一个个体中既有一定关系却又不相同的蛋白质。旁系同源蛋白的研究,对进化的内在机制提供了较为深入的线索。旁系同源蛋白是从同一个基因经连续的复制而形成。复制所得基因经历了各自的进化途径,新物种通过变异和适应而产生。
生物芯片(BioChip)发展至今有很多名称和类型,通常将样品的制备,生化反应、结果的检测和分析这三步不同步骤集成为不同用途的生物芯片,据此分为不同的类型。例如用于样品制备的生物芯片,生化反应生物芯片及各种检测用生物芯片等。基因芯片技术发展的最终目标是将从样品制备、杂交反应到信号检测的整个生化检测分析过程集成到芯片上以获得微型全分析系统(micro total analytical system)或称所谓的“芯片实验室”(Lab-on-Chip)。使用缩微芯片实验室,就可以在一个封闭的系统内以很短的时间完成从原始样品到获取所需分析结果的全套操作。相关的英文名有:Microarray、BioChip、 BioArray、GeneChip、 DNAChip、DNA Microarray、 Mirofluidics Chip、 Microelectronic Chip、Lab-on-Chip
光纤DNA生物传感器微阵列(fiber-optic DNA biosensor microarray),将生物传感器与微阵列的优势结合了起来。它是将合成的氰尿酰氯活化的寡核苷酸探针固定在直径200um的光导纤维的末端上(传感器敏感膜),然后若干固定有不同探针的光导纤维合成一束,形成一个微阵列的传感装置,其探针末端可以伸入样品溶液中,杂交的荧光信号由另一偶联的CCD相机接受。整个操作分析可以在5 min内完成。而且传感器敏感膜还可以经过洗涤后再生利用。这咱将传感器与微阵列结合起来的方法特别便于操作杂交分析不方便的环境和不具备激光共聚焦显微镜这样昂贵检测设备的地方,如临床检测诊断,对于普及并行的多基因分析有重要的意义。
基因分析技术联盟(Genetic Analysis Technology Consortium, GATC)是由Affymetrix 和 Molecular Dynamicsr发起的,联盟的目标是建立一个基因芯片数据读取和分析的工业化标准。
基因表达谱(gene expression profile) 通过构建处于某一特定状态下的细胞或组织的非偏性cDNA文库,大规模cDNA测序,收集cDNA序列片段、定性、定量分析其mRNA群体组成,从而描绘该特定细胞或组织在特定状态下的基因表达种类和丰度信息,这样编制成的数据表就称为基因表达谱。该谱实际上从mRNA水平反映了细胞或组织特异性表型和表达模式。
报告基因(reporter gene)是一种编码可被检测的蛋白质或酶的基因,也就是说,是一个其表达产物非常容易被鉴定的基因。把它的编码序列和基因表达调节序列相融合形成嵌合基因,或与其它目的基因相融合,在调控序列控制下进行表达,从而利用它的表达产物来标定目的基因的表达调控,筛选得到转化体。作为报告基因,在遗传选择和筛选检测方面必须具有以下几个条件:(1)已被克隆和全序列已测定;(2)表达产物在受体细胞中不存在,即无背景,在被转染的细胞中无相似的内源性表达产物;(3)其表达产物能进行定量测定。
报告基因在动物基因表达调控的研究被广泛应用中,常用的有氯霉素乙酰转移酶基因(cat)、β-半乳糖苷酶基因、二氢叶酸还原酶基因、荧光酶基因等。cat基因作为报告基因,检测时可通过放射自显影观察。荧光酶基因作为报告基因,具有检测速度快、灵敏度比cat基因高30~1000倍、费用低、不需使用放射性同位素等优点,得到了广泛的采用。
此外,在反式作用因子相互作用的检测方式――酵母双杂交体系中,可通过报告基因的表达,研究蛋白质与蛋白质之间的相互作用。双杂交体系是由报告基因转录调控区、报告基因及一对可以相互作用的杂合反式作用因子组成。
介观医学(mesoscopic medicine)主要是指纳米尺度上的医学
模块细胞生物学(modular biology) 认为细胞功能诸如信号转导等是若干由很多种类分子相互作用构成的“模块”module 如核糖体所组成。
极端环境微生物(extremophiles) 嗜酸、嗜碱、嗜冷、嗜热、嗜盐、嗜压等微生物
未培养微生物(unculturable microorganisms) 据知,能够在实验室培养的微生物的种类仅占自然界中微生物总数的不到1%,尚有99%的微生物不能被培养,有待人们用非常规手段加以研究。
生命基因组计划 随着人类基因组测序进入尾声,以及多种微生物遗传密码陆续被破解,美国有专家认为,有必要充分利用基因组测序研究的成果对生命进行系统、全面的认识。在此背景下,2002年能源部又提出了人类基因组计划的后续计划——“生命基因组计划”。
“生命基因组计划”共有4个目标:
1、识别执行关键生命功能的多蛋白质复合物;
2、分析控制这些多蛋白质复合物的基因调控网络的特征;
3、在分子水平上分析复杂微生物群在自然环境下的所有功能,进而研究利用微生物来解决环境、能源等问题;
4、开发能更好地理解复杂生物系统以及预测其习性的计算方法。