什么是基因表达？
基因表达(geneexpression)是指细胞在生命过程中，把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译，转变成具有生物活性的蛋白质分子。生物体内的各种功能蛋白质和酶都是同相应的结构基因编码的。
什么是基因表达水平？
基因表达水平一般是通过该基因转录的mRNA的多少来衡量的.每个基因转录产生的mRNA的量,是受到时空等多种因素调控的,个体在不同的生长发育阶段,或者不同的组织水平,基因转录出mRNA的量都是不一样的。
基因表达的检测方法有哪些？
1、westernbloting
a.将编码目标蛋白基因通过载体进行体外重组，然后导入宿主细胞表达
b.将目标蛋白注入兔子或其他动物体内获得一抗
c.将样品蛋白进行聚丙烯酰胺凝胶电泳、转移、吸附固定
d.用一抗与之杂交再用二抗检测其是否表达
2、fluorescentreal-timePCR
a.提取样品总RNA，再通过超速离心获得mRNA
b.用逆转录酶获得cDNA
c.加入特异性探针
d.利用专门的仪器检测荧光强度即可
3、半定量PCR
a.提取样品总RNA，再通过超速离心获得mRNA
b.用逆转录酶获得cDNA
c.做半定量PCR
4、cDNAmicroarray
5、蛋白质芯片
实质就是高通量的分子杂交，免疫酶连反应再运用计算机处理
如今，科学家发现通过cfDNA的全基因组测序可推测基因是否表达！
奥地利的研究人员进行血浆DNA的全基因组测序，并确定了转录起始位点（TSS）有两个离散区域，其中核小体的存在导致了表达和沉默基因不同的读取深度覆盖模式。通过使用机器基因分类的功能，我们发现从健康的捐助者的血浆DNA测序深度模式反映了造血细胞的表达特征。在具有转移性疾病的癌症患者中，我们能够以具有高精度的体细胞拷贝数增加的区域分类表达的癌症驱动基因。我们能够确定具有几个TSS的基因的表达同种型，通过匹配的原发性肿瘤的RNA-seq分析证实。我们的分析提供关于细胞将其DNA释放到循环中的功能信息。
本文资深作者，奥地利格拉茨医科大学人类遗传学研究员MichaelSpeicher写到，“我们利用全基因组测序数据来判断基因的表达情况，为理解释放cfDNA的细胞提供了新见解，因此也扩展了现有的cfDNA分析方法。”
血浆中的cfDNA是重点研究的生物标志物。漂浮在血液中的大部分cfDNA包含了凋亡细胞的遗传物质，例如核小体中仍与蛋白质复合物相配对的DNA。许多肿瘤学刊物已经证明，循环中癌细胞衍生的DNA的分析（称为循环肿瘤DNA（ctDNA））可以用于实时追踪肿瘤动力学。cfDNA片段与酶处理后从凋亡细胞中释放DNA相关，因为它们的长度分布具有接近166bp的模式，大约相当于围绕核小体（〜147bp）加上的DNA的长度加上连接体片段（〜20bp）。因此，研究小组推断或许能通过cfDNA的读长深度来揭示与基因转录活性相关的核小体踪迹。
重要的是，微球菌核酸酶（MNase）测定，其中MNase消化用于产生单核细胞结合的DNA片段，已确定特定的核小体模式在启动子，其深刻影响基因调控。在积极转录的基因中，启动子区域在TSS上游约150bp的区域是促进获得大体积转录机构的核小体耗尽区（NDR），并且侧翼是良好定位的核小体的阵列。此外，发现核小体占据减少扩展到1kb基因体，导致映射读出的频率减少。相比之下，非活性启动子既不显示明显的耗尽，也不显示核小体的强定位和定相。
该试验揭示基因中转录起始位点上游，无核小体DNA也可被转录。基于此，他们首先探讨能否在cfDNA中检测到未被核小体占据的启动子区域，如果可能，以评估血浆DNA是否具有预测基因是否表达的灵敏度和准确性;并确定来自癌症患者的血液样品是否对表达的癌症驱动基因是引导性的。对此，研究小组扩大了分析范围，以寻找癌症患者血液中能揭示癌症驱动基因的表达谱。
对来自50名健康男性和54名健康女性和2个乳腺癌患者，共计179个血浆样品和血浆DNA，研究人员利用Illumina的Miseq和Nextseq平台进行末端配对测序。然后，我们分析426癌症患者的其他血浆样品的核小体启动子分析的适合性，以识别血浆中与核小体相关的细胞核DNA，生成的单端测序数据可用来评估转录起始位点附近的读长深度模式，同时他们还参考现有的MNase图以及ENCODE和FANTOM5项目的基因表达数据。这些信息反过来可用于开发基于cfDNA读长深度的预测基因表达的算法。
在179份配对末端测序的血浆DNA样品的分析证实了，血浆核DNA片段的预期的单峰尺寸分布，在166bp显示出窄峰，其不同于血浆线粒体DNA，其中不存在高阶核小体包装（图1a）。在MNase消化后测序DNA片段产生核小体图，其中“完美定位”核小体-具有高核小体偏好的位点的二联体（由核小体的中心占据的区域）对应于强读峰，反映核小体的定相，而成对的较不优先定位的核小体显示降低的峰或根本没有（图1b）。近染色体12p11.1是一个接近76kb的区域，包含超过400个一致定位的核小体，独立于组织类型，在这个区域我们比较女性和男性供体的血浆DNA读取计数与MNase消化的染色质测序的来自EncyclopediaofDNAElements（ENCODE）Project（图1c）的细胞系GM12878（来自雌性供体的淋巴母细胞样细胞系（LCL））。血浆DNA读取深度图显示波形样式，其峰位置显示与那些在MNase地图中发现高度的相关性。
最后，通过对两个乳腺癌患者的血循环游离DNA进行全基因组测序，研究人员获得了基因表达谱和拷贝数目，所获数据与原发肿瘤样本的RNA测序数据相一致。随后，研究人员利用同样的方法研究了其他癌症患者426份血液样本的基因表达和拷贝数图谱，患者种类包括转移性结直肠癌、乳腺癌、肺癌或前列腺癌。
研究人员指出，该方法对捕获癌症驱动基因（包括表达和拷贝数目）似乎特别有前景，但不适用于评估微小残留病环境中的循环肿瘤DNA。
原文链接：https://www.genomeweb.com/sequencing/cell-free-dna-read-depth-used-estimate-gene-expression
转自“测序邦”
