经典遗传学的认知路线为由表及里,即通过杂交等手段观察
表型性状的变化而推知
遗传基因的存在与变化。随着
分子遗传学及相关实验技术的发展,已经能够在分子水平上进行操作,有目的地对
DNA进行重组或者定点突变(in vitro site-directed mutagenesis)等。因此,现代遗传学中就出现了另一条由里及表的认知路线,即通过
DNA重组等技术有目的地、精确定位地改造基因的
精细结构以确定这些变化对表型性状的直接影响。由于这一认知路线与经典遗传学刚好相反,故将这个新的领域作为遗传学的一个分支学科,称为反向遗传学。
例如,将
报告基因(reporter gene),即编码易于检测的
蛋白质或酶的某些基因,分别与某些待测的DNA片段重组,转染合适的细胞,通过测定报告基因的产物即可推断该片段在
基因表达调控中的作用。
反向遗传学是相对于经典遗传学而言的。经典遗传学是从
生物的性状、表型到
遗传物质来研究生命的发生与发展规律。反向遗传学则是在获得生物体
基因组全部序列的基础上,通过对
靶基因进行必要的加工和修饰,如
定点突变、基因插入\u7f3a失、
基因置换等,再按组成顺序构建含生物体必需元件的修饰基因组,让其装配出具有生命活性的个体,研究生物体基因组的
结构与功能,以及这些修饰可能对生物体的表型、性状有何种影响等方面的内容。与之相关的研究技术称为反向遗传学技术。
RNA病毒的反向遗传学,是采用病毒的遗传材料,在培养细胞或易感宿主中重新拯救出活病毒或类似病毒物质。能够拯救病毒的遗传材料称为
感染性克隆,一般是在细菌质粒中含有整个
病毒基因组的
cDNA拷贝,使得cDNA本身或从cDNA
体外转录所得的RNA具有感染性。
RNA病毒的反向遗传系统通过定向修饰病毒的基因组序列,检测被拯救的人工改造病毒的表型,可以在
体内(in vivo)有效地研究病毒
基因结构、功能和病毒-宿主相互作用。自1978年第一例RNA病毒
Qβ噬菌体的成功拯救以来,各类RNA病毒的
分子生物学研究取得了长足的进展,这主要归功于各种RNA病毒反向遗传系统的建立和发展。该技术的核心是首先构建RNA病毒的全长cDNA分子,并使之受控于
RNA聚合酶启动子,通过体外转录过程再次得到病毒RNA,然后将该
转录物RNA转染哺乳动物细胞可拯救到活病毒,由于这种拯救病毒是来自全长cDNA分子,因此可以在DNA水平上对病毒基因组进行各种修饰或改造,然后通过拯救病毒的表性变化来判断这些基因操作的效果,从而达到对病毒基因组表达调控机制,病毒致病的分子机理等进行研究的目的,甚至还可以得到
减毒毒株,开发新型的疫苗。目前已有许多RNA病毒的全长感染性
cDNA克隆构建成功。