Gambaran Umum
Genomika fungsional bertujuan untuk menjembatani kesenjangan antara sekuens genom dan fungsi biologis dengan mengkarakterisasi secara sistematis peran gen, produknya, dan interaksinya pada skala seluruh genom. Sementara genomika struktural menyediakan cetak biru statis DNA suatu organisme, genomika fungsional menanyakan apa yang dilakukan setiap elemen, kapan dan di mana ia aktif, dan bagaimana ia berpartisipasi dalam jaringan seluler. Bidang ini mengintegrasikan data dari transkriptomika, proteomika, dan skrin perturbasi throughput tinggi untuk menetapkan fungsi biologis pada setiap gen. Perspektif tingkat sistem ini menjadi penting untuk memahami fenotip kompleks.
Metode
Beberapa pendekatan throughput tinggi mendukung genomika fungsional. Skrin kehilangan fungsi menggunakan perpustakaan RNA interference (RNAi) atau CRISPR-Cas9 untuk menonaktifkan gen secara sistematis dan mengamati konsekuensi fenotipik. Skrin perolehan fungsi mengekspresikan perpustakaan cDNA secara berlebihan untuk mengidentifikasi gen yang mendorong fenotip tertentu. Pemetaan interaksi protein (melalui yeast two-hybrid atau affinity purification-mass spectrometry) membangun jaringan interaksi seluruh genom. Profiling ekspresi gen menggunakan RNA-seq atau mikroarray mengungkap pola ko-ekspresi yang menunjukkan hubungan fungsional. Integrasi berbagai tipe data melalui pembelajaran mesin memprediksi fungsi gen dengan akurasi yang meningkat, menetapkan anotasi seperti istilah Gene Ontology berdasarkan bukti multi-omik.
Aplikasi
Genomika fungsional mendorong penemuan di seluruh domain kehidupan. Dalam penelitian kanker, skrin CRISPR mengidentifikasi gen yang esensial untuk pertumbuhan tumor dan gen yang kehilangannya menyebabkan drug resistance. Dalam mikrobiologi, uji kebugaran seluruh genom menentukan gen yang diperlukan untuk patogenesis. Aplikasi pertanian meliputi identifikasi gen yang mengontrol hasil, toleransi stres, dan kandungan nutrisi melalui kombinasi recombinant DNA technology dan skrining fungsional. Bidang ini terus berkembang dengan teknologi sel tunggal dan skrin CRISPR in vivo yang mengungkap fungsi gen dalam konteks jaringan asli, membawa kita lebih dekat ke anotasi fungsional genom yang lengkap.
