定義
基因(Gene,Mendelian factor),也稱為遺傳因子。是指攜帶有遺傳信息的DNA或RNA序列並控制生物性狀的基本遺傳單位。基因通過指導蛋白質合成來表達自己所攜帶的遺傳信息,從而控制生物個體的性狀表現。
在自然群體中往往有一種占多數座位的等位基因,稱為野生型基因。與之相對的是
突變型基因.
在目前的研究中是把從大自然中獲得的個體,也就是非人工誘變的,作為
野生型,那么它所攜帶的就是野生型的基因組。但事實上,自然界本身就發生了很多的突變,然後進行選擇,得到的同一個物種會有許多不同的生態型(ecotype),通常是取自不同的產地。對於同一個基因,不同生態型的序列會不一樣,但都是野生型的。
那么你要區別的話是在相同的生態型背景下進行的,突變基因在序列上會有單一核苷酸位點突變,或者缺失增多,等。對於已經測序的序列可以通過PCR鑑定,但是對於沒有測序的物種可以用比較傳統的一些方法,比如酶切長度多態性來區別。
相對基因
突變型基因:一座位上的其他等位基因一般都直接或間接地由野生型基因通過突變產生。相對於野生型基因,稱它們為突變型基因。
野生型基因和所有基因一樣也有以下兩個特點
一是能忠實地複製自己,以保持生物的基本特徵;二是基因能夠“突變”,突變大絕大多數會導致疾病,另外的一小部分是非致病突變。非致病突變給自然選擇帶來了原始材料,使生物可以在自然選擇中被選擇出最適合自然的個體。
含特定遺傳信息的
核苷酸序列,是遺傳物質的最小功能單位。除某些病毒的基因由
核糖核酸(RNA)構成以外,多數生物的基因由脫氧核糖核酸(DNA)構成,並在染色體上作線狀排列。基因一詞通常指染色體基因。在真核生物中,由於染色體都在細胞核內,所以又稱為核基因。位於
線粒體和
葉綠體等細胞器中的基因則稱為染色體外基因、核外基因或細胞質基因,也可以分別稱為線粒體基因、質粒和葉綠體基因。
在通常的二倍體的細胞或個體中,能維持配子或配子體正常功能的最低數目的一套染色體稱為
染色體組或基因組,一個基因組中包含一整套基因。相應的全部細胞質基因構成一個
細胞質基因組,其中包括線粒體基因組和葉綠體基因組等。原核生物的基因組是一個單純的DNA或RNA分子,因此又稱為基因帶,通常也稱為它的染色體。
基因在染色體上的位置稱為座位,每個基因都有自己特定的座位。凡是在同源染色體上占據相同座位的基因都稱為
等位基因。在
自然群體中往往有一種占多數的(因此常被視為正常的)等位基因,稱為野生型基因;同一座位上的其他等位基因一般都直接或間接地由野生型基因通過突變產生,相對於野生型基因,稱它們為
突變型基因。在二倍體的細胞或個體內有兩個同源染色體,所以每一個座位上有兩個等位基因。如果這兩個等位基因是相同的,那么就這個基因座位來講,這種細胞或個體稱為純合體;如果這兩個等位基因是不同的,就稱為雜合體。在雜合體中,兩個不同的等位基因往往只表現一個基因的性狀,這個基因稱為顯性基因,另一個基因則稱為隱性基因。在二倍體的生物群體中等位基因往往不止兩個,兩個以上的等位基因稱為復等位基因。不過有一部分早期認為是屬於復等位基因的基因,實際上並不是真正的等位,而是在功能上密切相關、在位置上又鄰接的幾個基因,所以把它們另稱為
擬等位基因。某些表型效應差異極少的復等位基因的存在很容易被忽視,通過特殊的遺傳學分析可以分辨出存在於野生群體中的幾個等位基因。這種從性狀上難以區分的復等位基因稱為同等位基因。許多編碼同工酶的基因也是同等位基因。
屬於同一
染色體的基因構成一個連鎖群(見連鎖和交換)。基因在染色體上的位置一般並不反映它們在生理功能上的性質和關係,但它們的位置和排列也不完全是隨機的。在細菌中編碼同一生物合成途徑中有關酶的一系列基因常排列在一起,構成一個操縱子(見基因調控);在人、果蠅和小鼠等不同的生物中,也常發現在作用上有關的幾個基因排列在一起,構成一個基因複合體或基因簇或者稱為一個擬等位基因系列或複合基因。
60年代初F.雅各布和J.莫諾發現了調節基因。把基因區分為結構基因和調節基因是著眼於這些基因所編碼的蛋白質的作用:凡是編碼
酶蛋白、血紅蛋白、
膠原蛋白或晶體蛋白等蛋白質的基因都稱為結構基因;凡是編碼阻遏或激活結構基因轉錄的蛋白質的基因都稱為
調節基因。但是從基因的原初功能這一角度來看,它們都是編碼蛋白質。根據原初功能(即基因的產物)基因可分為:①編碼蛋白質的基因。包括編碼酶和結構蛋白的結構基因以及
編碼作用於結構基因的阻遏蛋白或激活蛋白的調節基因。②沒有翻譯產物的基因。轉錄成為RNA以後不再翻譯成為蛋白質的轉移核糖核酸(tRNA)基因和核糖體核酸(rRNA)基因:③不轉錄的DNA區段。如啟動區、操縱基因等等。前者是轉錄時RNA多聚酶開始和DNA結合的部位;後者是阻遏蛋白或激活蛋白和DNA結合的部位。已經發現在果蠅中有影響發育過程的各種時空關係的突變型,控制時空關係的基因有時序基因 、格局基因 、選擇基因等(見發生遺傳學)。
一個生物體內的各個基因的作用時間常不相同,有一部分基因在複製前轉錄,稱為
早期基因;有一部分基因在複製後轉錄,稱為晚期基因。一個基因發生突變而使幾種看來沒有關係的性狀同時改變,這個基因就稱為多效基因。
效果和作用
野生型K-ras基因是一個信號傳導下面重要的路徑,就是說必然要通過這個途徑來進行腫瘤信號往下傳,傳完以後腫瘤細胞才能增值、分化、生存,如果傳不下來了信號下不來了,就沒有生存能力了,沒有繁殖能力了,就要死掉。它在結直腸癌進展方面起到重要作用,它也是一個關鍵的基因,是通過EGFR下傳途徑的關鍵基因。
KRAS基因檢測可以在患者中通過特殊的基因分析來篩選有效的人群,從而能夠更有效的開展個體化治療。
腫瘤細胞的生長、
增殖、血管生成等過程都需要細胞內的傳導蛋白進行信號傳導, KRAS基因是編碼傳導蛋白的一個重要基因,也就是在傳導通路中起著重要作用,因而能夠影響腫瘤的生長和擴散。
KRAS基因可以是沒有發生突變的正常狀態(稱為
野生型,占60%左右)或發生突變的異常狀態(突變型,占40%左右)。在KRAS野生型轉移性結直腸癌中,EGFR靶向藥物西妥昔單抗(愛必妥)能有效阻止信號傳導,從而抑制腫瘤細胞生長。而KRAS基因如果發生突變,就會刺激促進惡性腫瘤細胞的生長和擴散;並且不受上游EGFR的信號影響,影響西妥昔單抗(愛必妥)的治療效果。
為觀測野生型Kras2基因對於結腸腺癌細胞系Caco-2的生長抑制效應,研究人員構建重組
質粒pCI-neo-Kras2與野生型Kras2基因開放閱讀框架,採用Lipofectamine 2000將Caco-2細胞轉染pCI-neo或pCI-neo-Kras2,根據Northern blot分析野生型Kras2的表達情況,並根據Western blot分析檢測野生型Kras2蛋白的表達情況,採用四甲基偶氮唑鹽(MTT)比色法分析野生型Kras2對於細胞增生的影響,同時採用流式細胞儀(FCM)分析細胞周期和自發性凋亡率。結果可見,成功建立pCI-neo-Kras質粒。pCI-neo-Kras2轉染細胞的增殖率顯著低於轉染空pCI-neo載體的對照細胞(P