Since the sequence of the human genome is complete, the main issue is how to understand the information written in the DNA sequence. Despite numerous genome-wide studies that have already been performed, the challenge to determine the function of genes, gene products, and also their interaction is still open. As changes in the human genome are highly likely to cause pathological conditions, functional analysis is vitally important for human health. For many years there have been a variety of technologies and tools used in functional genome analysis. However, only in the past decade there has been rapid revolutionizing progress and improvement in high-throughput methods, which are ranging from traditional real-time polymerase chain reaction to more complex systems, such as next-generation sequencing or mass spectrometry. Furthermore, not only laboratory investigation, but also accurate bioinformatic analysis is required for reliable scientific results. These methods give an opportunity for accurate and comprehensive functional analysis that involves various fields of studies: genomics, epigenomics, proteomics, and interactomics. This is essential for filling the gaps in the knowledge about dynamic biological processes at both cellular and organismal level. However, each method has both advantages and limitations that should be taken into account before choosing the right method for particular research in order to ensure successful study. For this reason, the present review paper aims to describe the most frequent and widely-used methods for the comprehensive functional analysis.
Santrauka Nors žmogaus genomo seka yra visiškai nuskaityta, išlieka pagrindinis klausimas dėl realizuojamos genetinės informacijos supratimo. Nepaisant daugelio atliktų genetinių tyrimų, vis dar vienas pagrindinių mokslininkų tikslų – nustatyti genų ir genų produktų funkcijas bei jų tarpusavio sąveikas. Ši funkcinė analizė gyvybiškai svarbi žmogaus sveikatai, kadangi pokyčiai, įvykę genome, gali lemti įvairius patogeninius procesus. Jau daugelį metų plėtojamos technologijos ir priemonės funkcinei genomo analizei atlikti. Pastaruosius dešimtmečius buvo labai sparčiai tobulinamos technologijos ir sukurti nauji didelio našumo metodai. Dažniausiai taikomos realaus laiko polimerazės grandininės reakcijos, naujos kartos sekoskaitos arba masių spektrometrijos technologijos sukėlė proveržį medicinos srityje. Pažymėtina, kad siekiant gauti patikimus rezultatus tiksli bioinformacinė analizė yra ne mažiau svarbi nei laboratoriniai tyrimai. Šie metodai suteikia galimybę tiksliai ir išsamiai atlikti funkcinę genomo analizę apimant įvairias mokslo sritis, įskaitant genomiką, epigenomiką, proteomiką ir interaktomiką. Tokia funkcinė analizė padeda suprasti biologinius mechanizmus tiek ląstelių, tiek organizmo lygmenyje. Tačiau kiekvienas metodas turi privalumų ir apribojimų, todėl siekiant užtikrinti tyrimo sėkmę svarbu išsamiai aptarti kiekvieno tyrimo metodo principą. Dėl šios priežasties straipsnyje siekiama nurodyti ir apibūdinti dažniausiai ir plačiausiai naudojamus funkcinės analizės metodus. Raktažodžiai: funkcinė analizė, technologijos, variantai, genomika, transkriptomika, genų raiškai.
Keywords: functional analysis; gene expression; genomics; technologies; transcriptomics; variants.