20240104学习笔记

基因探针

核酸探针，是一段带有检测标记，且顺序已知的，与目的基因互补的核酸序列（DNA/RNA）。基因探针通过分子杂交与目的基因结合，产生杂交信号，能从浩瀚基因组的中把目的基因显示出来。

根据杂交原理，作为探针的核酸序列至少必须具备以下两个条件：①应是单链，若为双链，必须先行变性处理。②应带有容易被检测的标记。它可以包括整个基因，也可以仅仅是基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。

DNA探针根据其来源有三种：1.来自基因组中有关的基因本身，称为基因组探针（genomic probe）;2.从相应的基因转录获得了mRNA，再通过逆转录得到的探针，称为cDNA探针（cDNA probe）。与基因组探针不同的是，cDNA探针不含有内含子序列。此外3.还可以在体外人工合成碱基数不多的与基因序列互补的DNA片段，称为寡核苷酸探针。

GeoChip

由周集中教授及其团队研发，是目前市场上能同时鉴别和定量参与生物地球化学循环以及环境和生态响应过程关键的微生物功能基因/类群的高通量检测技术。

基于全球基因组公共数据库并针对与地球化学过程中具体途径靶向相关的各类功能基因设计特异性的寡核苷酸探针，对待测样品的功能基因进行预测评估利用这些预测探针的信号强度总和反映基因的功能性代谢潜能（即基因丰度）。

基于此，GeoChip已经开发了570042种寡聚核苷酸探针，靶向与生物地球化学循相关的代谢途径（如C、N、P、S循环，耐受重金属，消减重金属及降解有机污染物等）中2433种功能基因家族及268059种编码基因。

GeoChip所能检测的功能基因类群包括：

生物地球化学过程（cyclings of carbon, nitrogen, sulfur and phosphorus）

能量循环（electron transfer）

环境胁迫与抗性（metal homeostasis, stress response）

有机污染物的生物降解（organic remediation）

环境毒素相关的功能（antibiotic resistance, environ toxins, virulence protein）

次级代谢相关的功能（antioxidant enzyme, pigments, plant hormone）

与病毒相关的功能（structural and replication）

其他功能类别（CRISPR, phylogenetic）

GeoChip的优势

GeoChip是根据微生物线管的各类功能基因独立设计的特异性探针，能极大地降低动植物宿主基因组的干扰，且具有平行样品间结果高重现性和高灵敏度的特点，适用于探索已知基因及物种的未知规律。相较于测序的宏基因组技术，GeoChip具有自动化的杂交试验流程和计算机设计/分析平台，无需PCR扩增和文库构建等步骤。项目周期短，GeoChip数据简单易懂，方便上手进行统计分析。

GeoChip vs 宏基因组/宏转录组

应用领域广：针对多种生境类型中细菌、古菌、真菌、原生生物、病毒等类群设计探针具有普适性。

宿主基因干扰少：避免了宿主基因的干扰

重复性好：平行样品间可重复性能达到宏基因组的两倍以上

检测限低：能检测土壤中低至0.001%的功能基因

精定量：无PCR，能够反映最真实的信息

数据可读性强：简单易懂

阅读材料：基因探针_百度百科基因探针，即核酸探针，是一段带有检测标记，且顺序已知的，与目的基因互补的核酸序列(DNA或RNA)。基因探针通过分子杂交与目的基因结合，产生杂交信号，能从浩瀚的基因组中把目的基因显示出来。根据杂交原理，作为探针的核酸序列至少必须具备以下两个条件：①应是单链，若为双链，必须先行变性处理。②应带有容易被检测的标记。它可以包括整个基因，也可以仅仅是基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。https://baike.baidu.com/item/%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E6%8E%A2%E9%92%88/3839439一文带你了解GeoChip - 知乎由国际著名学者、劳伦斯奖（The Ernest Orlando Lawrence Award, 2015）获得者周集中（Joe Jizhong Zhou）教授及其团队研发的独家产品 GeoChip，是目前市场上唯一能同时鉴别和定量参与生物地球化学循环以及环境和…https://zhuanlan.zhihu.com/p/540516818