Question

经典遗传学和化学遗传学

Answer 1

在了解遗传学之前我们先了解一下基因的结构[1]和中心法则（Central dogma of molecular biology）。

经典遗传学（ Classical genetics ）主要是使用基因突变的方法，在分子水平对基因进行干扰突变来研究细胞和宏观个体的形态变化。

经典遗传学可分为正向遗传学（ Forward genetics ，FG）和反向遗传学（ Reverse genetics ，RG）。

正向遗传学 是指通过生物个体或细胞的基因组的自发突变或人工诱变，寻找相关的表型或性状改变，然后根据这些表型或性状变化找到相应的突变基因，并推断基因的功能。 简单来说就是通过 表型筛选 的方法根据现有的突变表型来定位相关基因 。

反向遗传学 采用基因变化研究表型变化的方法，先对特定的基因或蛋白质进行改变，然后寻找所引起的表型变化。

正向遗传学和反向遗传学都有一定的缺点： 不可逆、难控制、突变效应周期长 。受二倍体基因组、个体大、繁殖率低的因素的影响，使得经典遗传学在哺乳动物上应用受到限制[4]。

化学遗传学 （ Chemical genetics，CG ），是通过 化学工具 探索和研究生命过程的新兴学科。它运用遗传学的原理，以化学小分子为工具解决生物学的问题或通过干扰/调节正常的生理过程来了解蛋白质的功能，可用于寻找酶抑制剂和作用底物，研究细胞内信号转导，基因转录以及解释疾病产生的机理。 简单概括就是CG是用作用活性高的、有选择性的化合物来研究生物途径的过程。

相较于经典遗传学，化学遗传学具有许多优点：

即时性 ：向生物体内加入/除去小分子之后短时间内即可发生作用，实时监测效果明显；

可逆性 ：由于生物体代谢作用，小分子可以被降解，对蛋白质的作用被清楚；

可调性 ：改变分子结构和加入浓度可以改变作用结果；

可操作性 ：化学遗传学方法对小分子加入到细胞或有机体中的时间没有限制，可以在生长分化过程中的任意阶段进行；

通用性 ：其研究方法不受物种和类别的限制。

化学遗传学和经典遗传学类似可以分为 正向化学遗传学 （ Forward chemical genetics，FCG ）和 反向化学遗传学 （ Reverse chemical genetics，RCG ）。

正向化学遗传学 ：使用各种化学小分子处理细胞，诱导表型变化，经过筛选，找到小分子作用的大分子的靶标。

反向化学遗传学 ：从基因或蛋白质与小分子化合物的相互作用出发，研究基因或蛋白质对表型的影响，从而确定这些生物大分子的功能。

正向化学遗传学和反向化学遗传学图示如下[4]：

[1].中国大学MOOC： 基因组学 （复旦大学）

[2]. Forward genetics （Wikipedia）

[3]. Reverse genetics （Wikipedia）

[4]. Chem. Rev. 2006, 106, 6, 2476-2530