当前,对病毒基因组的研究已进入后基因组研究阶段,即基因功能的研究阶段,研究重点已从基因组结构转至对病毒与宿主细胞相互作用的功能性研究。我国学者通过分析病毒的某些基因结构,已发现它们与病毒的复制性及免疫原性改变有关。法国学者罗杰蒙特(V.Rogenmotel)已将生物传感器技术用于病毒与细胞受体的识别机理研究。利用这类研究策略可以开发新的诊断试剂。
细菌作为一类结构和生命活动比病毒更复杂的微生物,正在进入基因组研究的高潮阶段。发达国家已对具有重要经济价值或重大社会效益的细菌基因组展开了紧锣密鼓的核苷酸测序工作。到1999年2月,已完成了对15种细菌基因组的测序,其中包括幽门螺杆菌、结核杆菌、梅毒螺旋体、酿酒酵母菌、肺炎支原体等。尚有40余种细菌的基因组正在测序,预计将在2000年底完成。值得一提的是,美国已考虑允许微生物基因组的研究结果申请专利,而对人类基因组则应尽早公开资料。其主要观点是,微生物基因组研究成果转入开发应用周期短,具有更高的经济价值。
微生物基因组及其功能的研究将导致一场影响深远的生命科学的革命。因为这一研究成果将从本质上揭示和分析大量迄今未被认识的微生物的新基因,以及它们所编码的具有新功能的蛋白质和一大批新的基因调控元件。例如在开展基因组研究之前,对引起小儿脑膜炎的嗜血流感杆菌,只了解7个与毒力相关的脂多糖编码基因,而经全基因组测序及功能对比分析后,又确认了25个新的脂多糖编码基因,开辟了对其致病机理研究、新型疫苗和药物研究的新领域。
通过发现新的微生物代谢途径,也将为微生物及其产物的利用开辟新天地。如最近国外对固氮菌的大质粒进行测序,将可能为提高固氮菌的效能奠定基础。近30年来抗生素一直停滞在对原有抗生素进行修饰的阶段,未开发新产品,因为未发现新的抗生素作用“靶”,无从研制新的药物类型。更重要的是,微生物作为一种模式生物,随着对其基因组的研究,将为揭示一系列诸如生命起源、生物发育和进化等生命活动的重大基本问题提供极大的帮助。回顾20世纪由微生物所揭示的大量基本生命活动规律,可以预见,在21世纪微生物基因组研究可能带来革命性的影响。
人的认识总是从低级向高级发展。微生物的基因组大小与人的基因组相比,小而简单。先期着手研究微生物基因组,可以积累经验完善技术,为人类基因组的研究做好准备工作,不可忽视。近年来发现,酵母菌基因组中有与人老年性痴呆基因相似的基因结构,这无疑说明了研究微生物基因组的潜在价值。
微生物基因组研究具有目标明确、相对投入少、收效快、成果易于转化为产品等许多优点。建国以来,我国在微生物理论及其应用上已取得了大量成果,为我国开展微生物基因组结构与功能研究奠定了良好的基础。
微生物基因组结构及功能的研究,提供了在医药及工农业领域中,进行创新性理论研究和应用研究的机遇,因此这是我国人口与健康基础研究中的一个重要阵地,可以大有作为。虽然目前大多数微生物基因组已被国外学者报道,或正在测序,但还有一些我国特有的微生物资源,如投入力量进行基因组研究,有可能很快获得高起点的基地。对于已完成基因组测序的微生物,我国可组织力量进行后基因组的研究,争取在开发创新性药品或产品中占有席位。作为发展中国家,应该看到微生物引起的疾病在我国仍占首位,制服病原微生物将造福大众。我国不仅具有极其丰富的微生物资源,还有进行开发和应用微生物技术的高质量技术队伍。通过各学科的综合研究,有望在挑战中获得有创新性的成果。
