塔尔图,乃與塔尔图大学分子及細胞生物學院所在]]
组学()又称生物组学,在生物学中,是从个体角度对各类研究对象(一般为生物分子)的集合,进行系统性研究的学问。这些研究对象的集合称为“组”。
组学的研究范围包括:机体内一整套特定的分子结构和功能、生物过程,以及其相互关系等。目前有基因组学、蛋白质组学、代谢物组学、代谢物组学、脂质组学、糖组学等,而组学即这些学科的总称。
组学的宗旨是:对“转化为有机体的结构、功能和动力学的生物分子池(pools of biological molecules)”,进行集体表征和量化。
在英语中,“组”以 -ome 作为后缀,而“组学”以 -omics 作为后缀。例如,基因组学(genomics)是系统性研究生物体基因组(genome)中各种基因(gene)以及它们之间的相互关系的学科。
(functional genomics)旨在鉴定给定生物体中尽可能多的基因的功能。它将不同的组学技术例如转录组学(transcriptomics)和蛋白质组学(proteomics)与饱和突变体集合相结合。
由于细胞内各种生物分子在时间和空间上是存在相互联系的,单纯研究某一生物分子常无法全面解释所面临的研究问题。因此,现今已进入多组学(multi-omics)联用时代,也就是通过基因组、蛋白组、代谢组等多维手段,描述生物生理病理模型的整体架构,以提供解决问题的新思路。
组学研究的种类
基因组学
- 基因组学 :研究生物体的基因组。
** : 研究与遗传特征相关的认知过程的变化。
** 比较基因组学: 研究不同生物物种或菌株之间基因组结构和功能的关系。
** : 描述基因和蛋白质的功能和相互作用(通常使用转录组学)。
** 元基因组学: 研究宏基因组,即直接从环境样本中回收的遗传物质。
** : 基因组学的一个分支,涉及个体基因组的测序和分析。 一旦知道了基因型,就可以将个体的基因型与已发表的文献进行比较,以确定性状表达和疾病风险的可能性。 有助于个性化医疗。
** :研究遗传对神经系统发育和功能的影响。
** 泛基因组学: 对特定物种中发现的全部基因或基因组的研究。
表观基因组学
表观基因组是基因组的支撑结构,包括蛋白质和 RNA 结合物、替代 DNA 结构以及 DNA 上的化学修饰。
- 表观基因组学: 现代技术包括通过染色体构象捕获进行的染色体构象、各种染色质免疫沉淀-测序和其他与蛋白质组分离相结合的测序方法,以及发现胞嘧啶化学修饰的测序方法,如亚硫酸氢盐测序。
- 核组学(nucleomics):研究构成“细胞核作为一个复杂、动态的生物系统,称为核组(nucleome)”的完整基因组成分集。 4D Nucleome Consortium于2017年正式加入[http://www.ihec-epigenomes.org/ 国际人类表观基因组联合会] (International Human Epigenome Consortium, 缩写:IHEC)。
蛋白质组学
- 蛋白质组学
** 免疫组学
** 蛋白质基因组学
** 结构基因组学
脂类组学
是细胞脂类的完整补充,包括对由生物体或系统产生的一组特定脂质所做的修饰。
- 脂类组学:脂类通路和网络的大规模研究。 使用质谱技术。
糖组学
糖组学是对糖组的综合研究,例如,糖和碳水化合物。
转录组学
代谢物组学
营养、药理、毒理
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*药物基因组学
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其他
*行为遗传学
*连接组学:研究连接组,即大脑中所有神经连接的总和。
*相互作用组学
*神经分析基因组学
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- :使用生物成像方法和生物信息学进行定量细胞分析和研究。
- 微生物组学:研究生活在特定环境生态位中的微生物群落的基因组。
参考文献
延伸阅读
- [http://www.nature.com/news/big-biology-the-omes-puzzle-1.12484 Big biology: The 'omes puzzle] :关于“组学”现象的讨论
参见
- 系统生物学
- 细胞生物学
- DNA和染色体结构
- 蛋白质生物合成(从DNA转录为RNA,再从RNA翻译成蛋白质)
- 人类基因组计划
- 人类蛋白质组计划
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