反向遺傳學

反向遺傳學(Reversed Genetics)

經典遺傳學的認知路線為由表及裡，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。隨著分子遺傳學及相關實驗技術的發展，已經能夠在分子水平上進行操作，有目的地對DNA進行重組或者定點突變(in vitro site-directed mutagenesis)等。因此，現代遺傳學中就出現了另一條由里及表的認知路線，即通過DNA重組等技術有目的地、精確定位地改造基因的精細結構以確定這些變化對錶型性狀的直接影響。由於這一認知路線與經典遺傳學剛好相反，故將這個新的領域作為遺傳學的一個分支學科，稱為反向遺傳學。

例如，將報告基因(reporter gene)，即編碼易於檢測的蛋白質或酶的某些基因，分別與某些待測的DNA片段重組，轉染合適的細胞，通過測定報告基因的產物即可推斷該片段在基因表達調控中的作用。

反向遺傳學是相對於經典遺傳學而言的。經典遺傳學是從生物的性狀、表型到遺傳物質來研究生命的發生與發展規律。反向遺傳學則是在獲得生物體基因組全部序列的基礎上，通過對靶基因進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構與功能，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容。與之相關的研究技術稱為反向遺傳學技術。

RNA病毒的反向遺傳學，是採用病毒的遺傳材料，在培養細胞或易感宿主中重新拯救出活病毒或類似病毒物質。能夠拯救病毒的遺傳材料稱為感染性克隆，一般是在細菌質粒中含有整個病毒基因組的cDNA拷貝，使得cDNA本身或從cDNA體外轉錄所得的RNA具有感染性。RNA病毒的反向遺傳系統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(in vivo)有效地研究病毒基因結構、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病毒的分子生物學研究取得了長足的進展，這主要歸功於各種RNA病毒反向遺傳系統的建立和發展。該技術的核心是首先構建RNA病毒的全長cDNA分子，並使之受控於RNA聚合酶啟動子，通過體外轉錄過程再次得到病毒RNA,然後將該轉錄物RNA轉染哺乳動物細胞可拯救到活病毒，由於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行各種修飾或改造，然後通過拯救病毒的表性變化來判斷這些基因操作的效果，從而達到對病毒基因組表達調控機制，病毒致病的分子機理等進行研究的目的，甚至還可以得到減毒毒株，開發新型的疫苗。目前已有許多RNA病毒的全長感染性cDNA克隆構建成功。