分子生物學(xué)主要研究具體生物大分子在某一生物學(xué)行為過(guò)程中的表達(dá)變化、功能和作用方式；主要涉及基因的表達(dá)調(diào)控、蛋白相互作用、信號(hào)分子間的交互對(duì)話等。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)常需要我們?cè)诰唧w實(shí)驗(yàn)前對(duì)所關(guān)注的基因的一些基本信息、可能受哪些因素調(diào)控、與哪些分子可能存在潛在的相互作用，可能參與哪些生物學(xué)行為等進(jìn)行一些初步的判斷，然后根據(jù)這些信息，提出合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并通過(guò)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。那么，如何獲得上面的這些信息，除了根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供的線索和深入研究相關(guān)文獻(xiàn)以外，還會(huì)用到一些分子生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，尤其一些在線預(yù)測(cè)工具。下面從基因的基本信息獲取、表達(dá)調(diào)控的生物信息學(xué)預(yù)測(cè)和基因功能分析三方面來(lái)對(duì)常用的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

基因基本信息的獲取

1、NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)

NCBI（美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心）由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究員（NIH）于1988年創(chuàng)辦，創(chuàng)辦NCBI的初衷是為了給分子生物學(xué)家提供一個(gè)信息儲(chǔ)存和處理的系統(tǒng)，隨著數(shù)據(jù)庫(kù)各種資源的涌現(xiàn)，現(xiàn)在已經(jīng)成為科研工作者的輔助工具了。通過(guò)這一數(shù)據(jù)庫(kù)，我們可以獲取某一基因的核酸或蛋白質(zhì)序列。

2、Genecards數(shù)據(jù)庫(kù)

除了NCBI這個(gè)經(jīng)典的數(shù)據(jù)庫(kù)外，具體研究中我們還常參考其他數(shù)據(jù)庫(kù)，重點(diǎn)介紹Genecards數(shù)據(jù)庫(kù)。GeneCards是一個(gè)可搜索的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，它自動(dòng)整合約一百多個(gè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)源的基因的數(shù)據(jù)，包括基因組、轉(zhuǎn)錄學(xué)、蛋白生物學(xué)、遺傳、臨床和功能信息。它提供了各種其它數(shù)據(jù)庫(kù)的ID，點(diǎn)擊ID還能夠直接鏈接到想進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，與什么疾病有關(guān)，與什么通路有關(guān)，基因的基因組學(xué)，染色體位置，蛋白質(zhì)基本信息結(jié)構(gòu)域分析、基因功能分析等、相關(guān)的抗體、慢病毒、促進(jìn)劑、抑制劑、克隆產(chǎn)品，包括細(xì)胞系，各品牌的介紹，以及相關(guān)的文獻(xiàn)信息全面。由此可見，該數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)基因大全，通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)我們幾乎可以獲取目標(biāo)基因的所有信息。

基因表達(dá)調(diào)控分析

1、基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢

了解基因的表達(dá)特征有助于分析其具體的表達(dá)調(diào)控機(jī)制，除了上述的Genecards數(shù)據(jù)庫(kù)里的資源之外，NCBI中GEO Profiles數(shù)據(jù)庫(kù)也可以初步了解目標(biāo)基因在特定組織中的分布特征。除此之外，TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)亦可以下載不同研究的具體組學(xué)數(shù)據(jù)。

2、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)分析

    研究基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是基因從無(wú)到有，從少到多，或從多到少最為重要的調(diào)控方式，是闡明基因參與生物學(xué)功能的需要，同時(shí)也為其功能研究提供重要線索。對(duì)于某一具體基因，我們研究分析有哪些轉(zhuǎn)錄因子可能結(jié)合到該基因的上游而調(diào)控其表達(dá)。首先第一步通過(guò)NCBI Gene檢索該基因的基因組序列信息，在該基因的DNA信息中，我們可以得知該基因的范圍和mRNA序列，進(jìn)而獲取其轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)、可變剪接等信息。轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-1000bp的核酸序列，下游位置后移1000bp，獲取目的基因啟動(dòng)子序列后，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)分析，推薦使用JASPAR數(shù)據(jù)庫(kù)，在搜索框中輸入啟動(dòng)子序列的FASTA格式序列，在左側(cè)選中所趕興趣的轉(zhuǎn)錄因子，點(diǎn)擊scan，就可以獲得潛在調(diào)控該基因的轉(zhuǎn)錄因子及其識(shí)別序列的信息。

3、啟動(dòng)子甲基化分析

   基因啟動(dòng)子甲基化是基因沉默的重要方式，且可隨細(xì)胞傳代而傳遞，在細(xì)胞分化、發(fā)育以及腫瘤演變中發(fā)揮重要作用。而CpG島的存在是發(fā)生甲基化的基礎(chǔ)，推薦尋找CpG島的在線分析軟件。

4、miRNA調(diào)控分析

    miRNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控是指通過(guò)其種子序列與潛在的靶分子mRNA的3’UTR上的序列結(jié)合，抑制基因的翻譯或介導(dǎo)降解。眾多靶基因預(yù)測(cè)軟件中，targetscan是較為方便準(zhǔn)確的工具，可以查找可能調(diào)控目標(biāo)mRNA的候選miRNA，也可以查找關(guān)注miRNA的可能調(diào)控mRNA。

基因功能分析

1、蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)定位的預(yù)測(cè)

    蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的定位對(duì)于研究蛋白質(zhì)的功能非常重要，蛋白質(zhì)可分布于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)或胞膜上，不同亞型不同定位提示具有不同功能。推薦一個(gè)用于蛋白質(zhì)定位預(yù)測(cè)的網(wǎng)站。

2、同源蛋白的搜索

    同源蛋白通常具有相似的功能，因此尋找某一基因?qū)?yīng)的同源蛋白對(duì)了解該基因的功能非常有意義。通常思路是通過(guò)序列的比對(duì)推斷出這些分子的共同祖先，然后才認(rèn)為他們可能具有相似的結(jié)構(gòu)與功能。在NCBI網(wǎng)站中進(jìn)入BLAST主界面，進(jìn)行相關(guān)同源蛋白的搜索。

3、基貼因功能分類

    我們研究過(guò)程中，通常需要對(duì)一個(gè)基因參與哪些生物學(xué)功能以及具體某個(gè)生物學(xué)功能都有哪些基因參與。這里推薦基因功能分類網(wǎng)站GO網(wǎng)站。在上述基礎(chǔ)上，根據(jù)基因的gain-of-function和loss-of-function這些尋找基因功能的實(shí)驗(yàn)學(xué)手段，結(jié)合生物信息學(xué)方法，提出科學(xué)的實(shí)驗(yàn)思路和合理的實(shí)驗(yàn)假說(shuō)。

各網(wǎng)站信息：