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反向遺傳學(xué)(Reversed Genetics)

經(jīng)典遺傳學(xué)的認(rèn)知路線為由表及里，即通過雜交等手段觀察表型性狀的變化而推知遺傳基因的存在與變化。隨著分子遺傳學(xué)及相關(guān)實驗技術(shù)的發(fā)展，眾已經(jīng)能夠在分子水平上進(jìn)行操作，有目的地對DNA進(jìn)行重組或者定點突變(in vitro site-directed mutagenesis)等。因此，現(xiàn)代遺傳學(xué)中就出現(xiàn)了另一條由里及表的認(rèn)知路線，即通過DNA重組等技術(shù)有目的地、精確定位地改造改造基因的精細(xì)結(jié)構(gòu)以確定這些變化對表型性狀的直接影響。由于這一認(rèn)知路線與經(jīng)典遺傳學(xué)剛好相反，故將這個新的領(lǐng)域作為遺傳學(xué)的一個分支學(xué)科，稱為反向遺傳學(xué)。

例如，將報告基因(reporter gene)，即編碼易于檢測的蛋白質(zhì)或酶的某些基因，分別與某些待測的DNA片段重組，轉(zhuǎn)染合 適的細(xì)胞，通過測定報告基因的產(chǎn)物即可推斷該片段在基因表達(dá)調(diào)控中的作用。

反向遺傳學(xué)是相對于經(jīng)典遺傳學(xué)而言的。經(jīng)典遺傳學(xué)是從生物的性狀、表型到遺傳物質(zhì)來研究生命的發(fā)生與發(fā)展規(guī)律。反向遺傳學(xué)則是在獲得生物體基因組全部序列的基礎(chǔ)上,通過對靶基因進(jìn)行必要的加工和修飾,如定點突變、基因插入\缺失、基因置換等,再按組成順序構(gòu)建含生物體必需元件的修飾基因組,讓其裝配出具有生命活性的個體,研究生物體基因組的結(jié)構(gòu)與功能,以及這些修飾可能對生物體的表型、性狀有何種影響等方面的內(nèi)容。與之相關(guān)的研究技術(shù)稱為反向遺傳學(xué)技術(shù)。 注：RNA病毒的反向遺傳學(xué),是采用病毒的遺傳材料,在培養(yǎng)細(xì)胞或易感宿主中重新拯救出活病毒或類似病毒物質(zhì)。能夠拯救病毒的遺傳材料稱為感染性克隆,一般是在細(xì)菌質(zhì)粒中含有整個病毒基因組的cDNA拷貝,使得cDNA本身或從cDNA體外轉(zhuǎn)錄所得的RNA具有感染性。RNA病毒的反向遺傳系統(tǒng)通過定向修飾病毒的基因組序列,檢測被拯救的人工改造病毒的表型,可以在體內(nèi)(in vivo)有效地研究病毒基因結(jié)構(gòu)、功能和病毒-宿主相互作用。自1978年第一例RNA病毒Qβ噬菌體的成功拯救以來,各類RNA病毒的分子生物學(xué)研究取得了長足的進(jìn)展,這主要歸功于各種RNA病毒反向遺傳系統(tǒng)的建立和發(fā)展。該技術(shù)的核心是首先構(gòu)建RNA病毒的全長cDNA分子,并使之受控于RNA聚合酶啟動子,通過體外轉(zhuǎn)錄過程再次得到病毒RNA,然后將該轉(zhuǎn)錄物RAN轉(zhuǎn)染哺乳動物細(xì)胞可拯救到活病毒,由于這種拯救病毒是來自全長cDNA分子,因此可以在DNA水平上對病毒基因組進(jìn)行各種修飾或改造,然后通過拯救病毒的表性變化來判斷這些基因操作的效果,從而達(dá)到對病毒基因組表達(dá)調(diào)控機制,病毒致病的分子機理等進(jìn)行研究的目的,甚至還可以得到減毒毒株,開發(fā)新型的疫苗。目前已有許多RNA病毒的全長感染性cDNA克隆構(gòu)建成功。

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