【正文】 ? 人們推測(cè)，計(jì)算機(jī)比較基因組分析將在多個(gè)重要方向上改進(jìn)我們對(duì)多細(xì)胞生命分子基礎(chǔ)的理解。 ? 識(shí)別的多結(jié)構(gòu)域蛋白（分別是 2130和 2261），而相比之下酵母擁有很少的多結(jié)構(gòu)域蛋白（ 672）。 ? 研究 發(fā)現(xiàn)果蠅、線蟲和酵母共同擁有一組蛋白，這組蛋白很可能在所有的真核細(xì)胞中行使基礎(chǔ)功能。運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息學(xué)方法確定了果蠅、線蟲和酵母的核心蛋白質(zhì)組，核心蛋白質(zhì)組是一個(gè)生物中眾多的不同類型的蛋白質(zhì)家族 。多細(xì)胞生物特有的生命活動(dòng)，如基因表達(dá)調(diào)控和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，都是由特定的蛋白質(zhì)進(jìn)行的，這些蛋白與負(fù)責(zé)核心活動(dòng)的蛋白有顯著的差異 。 ? 由比較基因組學(xué)研究得出的一個(gè)重要的推論是，不同的生物如酵母和線蟲可以具有相同的核心生物功能，而且在酵母和線蟲中保守的蛋白可能在整個(gè)真核生物界都具有蛋白同源物。其中一些同源基因?qū)?，如?xì)胞周期蛋白依賴性的激酶家族中的酵母 CDC28和線蟲 ncc1，已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)在體內(nèi)可以互換而不影響功能，所以是功能性保守的 。通過(guò)識(shí)別同源蛋白（即通過(guò)垂直遺傳從同一個(gè)祖先進(jìn)化來(lái)的蛋白，它們具有相同的細(xì)胞功能）和共有或獨(dú)特的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域， Chervitz及其合作者們對(duì)線蟲和酵母的全蛋白質(zhì)組進(jìn)行了計(jì)算機(jī)比較分析 。 通過(guò)大量的關(guān)于Caenorhabditis elegans的研究，發(fā)現(xiàn)其生命活動(dòng)的許多方面在非脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物中是保守的。總之，利用 MS得到的相互作用高水平的圖譜可能更好地反映酵母相互作用組的復(fù)雜性 。 ? 酵母蛋白質(zhì)組在較高水平上的組織圖譜有兩個(gè)主要的主題：（ 1）復(fù)合物的成分可以處于動(dòng)態(tài)變化中，（ 2）大多復(fù)合物不僅僅通過(guò)物理上的相互作用聯(lián)系在一起，還具有共同的調(diào)節(jié)方式，分布特點(diǎn)，更新或結(jié)構(gòu) 。 ? 多蛋白復(fù)合體可以被免疫沉淀，每個(gè)蛋白成分可以用 SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳分離，用染色方法顯示出來(lái)并可以通過(guò)割膠回收得到。酵母雙雜交方法的局限性在于它探測(cè)到兩個(gè)蛋白的相互作用，卻不能研究更高水平上整個(gè)功能組織。在巨大的網(wǎng)絡(luò)中，功能和細(xì)胞定位已知的蛋白多通過(guò)蛋白之間的相互作用聯(lián)系起來(lái)，這種聯(lián)系的 63%發(fā)生在行使普通功能的蛋白之間， 76%發(fā)生在位于同一個(gè)亞細(xì)胞空間的蛋白之間 。 ? 人們意外的發(fā)現(xiàn)一個(gè)龐大的酵母蛋白相互作用的網(wǎng)絡(luò)包括了由 2358個(gè)蛋白質(zhì)相互作用聯(lián)系起來(lái)的 1548個(gè)蛋白 。這是很重要的，因?yàn)槿绻蠹s 40%的 S. cerevisiae蛋白在真核細(xì)胞的進(jìn)化中是保守的闡明酵母的蛋白質(zhì)相互作用組（所有蛋白質(zhì)相互作用圖譜）可以為更復(fù)雜的真核生物的蛋白質(zhì)組提供部分的框架。圖中顯示了12中底物的磷酸化信號(hào)的圖像。 ? 蛋白質(zhì)通過(guò) 3glycidoxypropyltrimethoxysilane（ GPTS，縮水甘油醚基丙基三甲氧基硅 ）交聯(lián)分子被共價(jià)連接到微孔上，然后用放射標(biāo)記的ATP（ γ33PATP）和 17種底物 [如，牛組蛋白 H牛酪蛋白、髓磷脂堿性蛋白和酪氨酸基質(zhì)多聚體（ TyrGlu） ]在 17種不同的陣列上測(cè)試體外的激酶活性 。通過(guò)高通量的對(duì)抗原決定簇所標(biāo)記的基因產(chǎn)物來(lái)進(jìn)行免疫定位后， 2744個(gè)酵母蛋白（ S. cerevisiae理論上的蛋白質(zhì)組的 60%）的亞細(xì)胞定位已被確定。 酵母蛋白的亞細(xì)胞定位 ? 雙向凝膠電泳和 MS等技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于確定 S. cerevisiae蛋白質(zhì)組中蛋白的亞細(xì)胞分布。 ? 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)因子改變核小體的行為是通過(guò)改變核小體結(jié)構(gòu)，從而使轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合在它們特異識(shí)別的 DNA序列上，幫助起始轉(zhuǎn)錄 。染色質(zhì)中重復(fù)的結(jié)構(gòu)單位是核小體，特征是 200bp的 DNA負(fù)超螺旋鏈纏繞到組蛋白核心上（正電荷的，富含精氨酸，組氨酸的小蛋白復(fù)合體）。比較基于微陣列的野生型的 S. cerevisiae在不同生長(zhǎng)條件下的轉(zhuǎn)錄圖譜，人們?nèi)詻](méi)有精確描述指示代謝重規(guī)劃的轉(zhuǎn)錄調(diào)控的分子機(jī)制。 ? 在另一個(gè)研究中，研究者分析了在好氧和厭氧條件下恒化培養(yǎng)的 S. cerevisiae的基因組范圍的轉(zhuǎn)錄圖譜 。運(yùn)用 PCR擴(kuò)增的辦法，目的基因的同源部分被連接到一個(gè)經(jīng)過(guò)挑選的標(biāo)志基因（一個(gè)抗生素抗性盒）的兩端。 代謝重調(diào)的功能基因組學(xué) ? S. cerevisiae作為模式真核細(xì)胞的重要性源于這種實(shí)驗(yàn)生物本身的一些優(yōu)點(diǎn)。并且， MEME分析說(shuō)明 ZRE保守序列最可能的模塊是 5’ACCTTNAAGGT3’ 。為了控制細(xì)胞內(nèi)的金屬離子含量，生物如 S. cerevisiae進(jìn)化出一些動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)控制金屬離子的吸收、分布、儲(chǔ)存和解毒 。 cDNA和寡聚核苷酸陣列技術(shù)不僅揭示了關(guān)于染色體復(fù)制 ， 染色質(zhì)重組 ， 減數(shù)分裂，孢子形成 ，和細(xì)胞周期調(diào)控等基本細(xì)胞活動(dòng)的新的細(xì)節(jié)，還顯示了無(wú)規(guī)律的外界干擾對(duì)酵母轉(zhuǎn)錄組動(dòng)態(tài)組成的影響 。 ? 另一個(gè)例子就是基因組測(cè)序發(fā)現(xiàn)并將 γ微管蛋白基因定位在染色體 XII上，而在此之前，雖然酵母遺傳學(xué)家們付出了許多努力，但仍沒(méi)有找到這個(gè)基因 。 ? 保守的信息學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，酵母 11%的蛋白質(zhì)組參與了代謝（包括發(fā)酵和氧化代謝）， 7%參與轉(zhuǎn)錄， 6%參與翻譯， 3%參與能量的產(chǎn)生和儲(chǔ)存， 3%用于 DNA復(fù)制，修復(fù)和重組 。如染色體 Ⅲ 的兩個(gè)末端區(qū)域 domain的核酸序列具有較高的同源性，同時(shí)也與染色體 Ⅴ 和Ⅺ 的末端 domain同源 。 YPD包含了來(lái)自許多詳盡的、深入的科學(xué)文獻(xiàn)的蛋白信息。 ? 通過(guò)對(duì) 16個(gè)獨(dú)立的染色體中 1200萬(wàn)對(duì)堿基的序列分析，人們推測(cè)約有 6， 247個(gè)可能的開(kāi)放閱讀框負(fù)責(zé)編碼酵母細(xì)胞中的蛋白質(zhì)產(chǎn)物 。 ? 人類 ALD基因部分編碼一個(gè) ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，這種蛋白位于過(guò)氧化物酶體的膜上，與酵母細(xì)胞的兩個(gè) ORFs， Pal1p和 Ykl188c，有結(jié)構(gòu)同源性。這些人類和酵母共有的同源蛋白都參與細(xì)胞生命中很基礎(chǔ)的活動(dòng)，如 DNA復(fù)制、重組和修復(fù)， RNA轉(zhuǎn)錄、翻譯，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和基本代謝。 4 酵母 (Saccharomyces cerevisiae)：高等真核生物的模型 電鏡圖片 ? 釀酒酵母（ Saccharomyces cerevisiae）是一種簡(jiǎn)單的單細(xì)胞真核生物，可以作為高等真核生物的模型生物。 胞外蛋白組 ? 像土壤微生物那樣， 種分泌大量的蛋白，主要是降解酶，它們保證細(xì)菌可以從廣泛的底物中吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從而可以在復(fù)雜的連續(xù)變化的環(huán)境中生存 。 ? 每一大類的代表基因均在圖右側(cè)表明。 ? 經(jīng)過(guò)許多實(shí)驗(yàn)室的數(shù)十年的研究，和孢子形成有關(guān)的主要基因已經(jīng)被分離和鑒定，其中包括控制 錄活化蛋白和抑制蛋白 Spo0A。 孢子形成 ? 歷史上，科學(xué)家們之所以對(duì) 的感興趣以至于將它作為一種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ缴?，很大程度上是因?yàn)檫@種細(xì)菌可以經(jīng)歷孢子形成的過(guò)程，而這種過(guò)程往往是對(duì)饑餓的高度特化的適應(yīng)性反映 。盡管微陣列表達(dá)譜分析用于探究基因功能只是探索性的，但報(bào)道的結(jié)果至少能對(duì)以前沒(méi)有注釋功能類別的基因建議一些可能的功能。 ? 其他一些未知基因的 mRNA的量在某些無(wú)氧條件下會(huì)優(yōu)先得到顯著提高 。為了在基因水平上揭示無(wú)氧基因表達(dá)的代謝和遺傳控制機(jī)制，包含有4,020個(gè)開(kāi)放閱讀框的 陣列被用于檢測(cè)在指數(shù)生長(zhǎng)期有氧和無(wú)氧條件下基因表達(dá)不同的模式 。 延胡索酸鹽 /硝酸鹽還原調(diào)節(jié)子（ FNR）是無(wú)氧條件下誘導(dǎo)的能夠調(diào)節(jié) narGHJI操縱子表達(dá)的轉(zhuǎn)錄活化子 。 ? 細(xì)菌通過(guò)改變潛在基因的表達(dá)或者調(diào)節(jié)蛋白活性來(lái)適應(yīng)氧化還原環(huán)境的改變。應(yīng)激調(diào)節(jié)基因的過(guò)量表達(dá)預(yù)期的結(jié)果是看到缺乏特定環(huán)境信號(hào)和同源傳感激酶而無(wú)法磷酸化時(shí)目標(biāo)基因表達(dá)情況的改變。組氨酸上的磷酸基團(tuán)隨后轉(zhuǎn)移到同源反應(yīng)調(diào)節(jié)基因的天冬氨酸殘基上，使得后者與目標(biāo)啟動(dòng)子的親和力增強(qiáng)。 雙組分調(diào)控系統(tǒng) ? 原核生物、低等真核生物和植物中的一類重要的適應(yīng)性反應(yīng)系統(tǒng)由兩類信號(hào)傳導(dǎo)蛋白組成：感受胞外刺激的傳感組氨酸激酶和在轉(zhuǎn)錄水平上介導(dǎo)適應(yīng)性反應(yīng)的同源反應(yīng)調(diào)節(jié)基因 。將這些功能未確定的基因劃分為 σB 調(diào)控元是因?yàn)樗鼈兊牡鞍仔惺箮椭?xì)胞抵抗不利的環(huán)境或代謝壓力的功能。 在這項(xiàng)研究中，培養(yǎng)的 從 37℃ （最佳生長(zhǎng)溫度）轉(zhuǎn)到 48℃ （熱休克溫度）來(lái)引發(fā)熱休克反應(yīng)。代謝、環(huán)境壓力或饑餓情況下 σB 因子的活化是應(yīng)激調(diào)節(jié)子誘導(dǎo)中重要的一步。 下面 我們將討論基于微陣列技術(shù)的 功能分析，雙組分調(diào)控系統(tǒng)和 不同環(huán)境下的生長(zhǎng)。基因組序列分析還清楚表明至少有10種原噬菌體或原噬菌體的痕跡，說(shuō)明噬菌體侵染在遺傳信息空間傳遞上起了重要作用 。這種比較基因組的分析提出了一個(gè)觀點(diǎn)，即可能在 10億多年前，真細(xì)菌進(jìn)化分為革蘭氏陰性和陽(yáng)性兩大類。 ? ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是 多的一組蛋白（ Kunst et al., 1997），反映了兩大類細(xì)菌外莢膜的結(jié)構(gòu)差異。在 ，利用與已知蛋白序列的相似性， 37個(gè)傳感蛋白激酶和 34個(gè)編碼應(yīng)激因子的基因已經(jīng)被確定 。 ? 盡管幾十年來(lái)進(jìn)行著大量的研究，但 1， 200個(gè)基因（約 30％）的功能有實(shí)驗(yàn)證明 ， 這說(shuō)明我們要完全了解 ，必須在發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)新基因功能方面付出更多的努力。 ? 這些生理特征和遺傳操縱的特征導(dǎo)致Bacillus subtilis成為研究革蘭氏陽(yáng)性菌的模式實(shí)驗(yàn)生物。Bacillus subtilis和它關(guān)系相近的菌具有商業(yè)意義，因?yàn)樗鼈兙哂写x多樣性，尤其是它們產(chǎn)生胞外水解酶（如，淀粉酶和蛋白酶）的能力，這些水解酶能夠降解多糖、核酸、脂質(zhì)。 此外，芯片分析可能會(huì)有助于鑒定丟失的（例如，假定的）或者不正確的功能分配，這些功能