Экспрессия генов

Изображение: 
Русский

Область науки:

О книге: 
В монографии рассмотрены современные представления о строении и механизмах функционирования генов прокариот и эукариот, а также основные методы их исследования. Книга состоит из двух частей. В первой части обсуждаются структура генома прокариотических и эукариотических организмов, а также механизмы транскрипции, трансляции, репликации, репарации и их регуляции. Во второй части монографии рассмотрены принципы основных методов, используемых в исследованиях генов. Главное внимание уделено современным методам генной инженерии. Обсуждаются наиболее важные аспекты развития современной молекулярной генетики в исследованиях направленного мутагенеза и белковой инженерии, антисмысловых РНК, рибозимов и дезоксирибозимов, трансгеноза и генотерапии, а также достижения в ДНК-диагностике и ДНК-типировании и изучении генома человека. Для научных работников, аспирантов и студентов, специализирующихся в области химии и биологии.
Содержание: 
ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА................................................................................. 9 ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА ..................................................................................... 12 ЧАСТЬ I. МЕХАНИЗМЫ ХРАНЕНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ................................. 17 ВВЕДЕНИЕ 18 ГЛАВА 1. ГЕНОМ................................................................................................ 25 1.1. Гены и хромосомы.......................................................................... 28 1.2. Геном прокариот.............................................................................. 30 1.2.1. Геном вирусов.................................................................................... 31 1.2.2. Нуклеоид бактериальной клетки ...................................................... 32 1.2.3. Геном архебактерий .......................................................................... 35 1.2.4. Минимальный размер генома одноклеточных организмов ............ 37 1.3. Геном эукариот ................................................................................ 40 1.3.1. Последовательности нуклеотидов эукариотического генома ........ 41 1.3.2. Хроматин ............................................................................................ 45 1.3.3. Роль ДНК-топоизомераз в обеспечении структуры и функционирования хроматина................................................... 55 ГЛАВА 2. РЕАЛИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ ...................................................................... 60 2.1. Транскрипция ................................................................................... 61 2.1.1. ДНК-зависимые РНК-полимеразы.................................................... 62 2.1.2. Единицы транскрипции (транскриптоны) ......................................... 72 2.1.3. Этапы транскрипции.......................................................................... 80 2.1.4. Хроматин во время транскрипции .................................................. 112 2.2. Котранскрипционные и посттранскрипционные модификации РНК................................................................................................ 124 2.2.1. Процессинг РНК у бактерий............................................................ 125 2.2.2. Редактирование пре-мРНК ............................................................. 131 2.2.3. Другие модификации эукариотических мРНК................................ 143 2.2.4. Кэп-связывающий комплекс в роли фактора, сопрягающего основные реакции метаболизма транскриптов РНК- полимеразы II ............................................................................ 163 2.3. Функциональная компартментализация ядра ......................... 168 2.3.1. Интерфазные хромосомы в ядре ................................................... 169 2.3.2. Ядрышко........................................................................................... 171 2.3.3. Пространственная организация синтеза мРНК ............................. 173 2.3.4. Ядерные тельца и домены.............................................................. 176 2.3.5. Компартментализованное ядро...................................................... 178 2.4. Биосинтез белка рибосомами бактерий.................................... 180 2.4.1. Рибосомы ......................................................................................... 1802.4.2. Этапы биосинтеза белка ................................................................. 187 2.4.3. Антибиотики, действующие на уровне трансляции ...................... 197 2.5. Трансляция у эукариот ................................................................. 200 2.5.1. Особенности первичной структуры эукариотических мРНК......... 201 2.5.2. Инициация биосинтеза белка эукариотическими рибосомами .... 202 2.5.3. Элонгация полипептидных цепей................................................... 212 2.5.4. Терминация трансляции ................................................................. 213 2.5.5. Трансляция в митохондриях ........................................................... 215 2.5.6. Трансляция в хлоропластах............................................................ 219 ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ПУТИ РЕГУЛЯЦИИ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ ............ 223 3.1. Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции у прокариот .................................................................................... 225 3.1.1. Регуляция на уровне инициации транскрипции ............................ 225 3.1.2. Регуляция синтеза РНК на уровне элонгации и терминации ....... 229 3.2. Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции у эукариот....................................................................................... 238 3.2.1. Передача сигнала и вторичные мессенджеры .............................. 241 3.2.2. Механизмы позитивной регуляции транскрипции ......................... 259 3.2.3. Механизмы негативной регуляции транскрипции ......................... 297 3.2.4. Структура хроматина как специфический регулятор экспрессии генов .......................................................................................... 304 3.2.5. Импринтинг ...................................................................................... 318 3.2.6. Метилирование ДНК в регуляции транскрипции ........................... 319 3.3. Посттранскрипционная регуляция экспрессии генов............. 330 3.3.1. Направленный транспорт, внутриклеточная локализация и депонирование мРНК ............................................................... 330 3.3.2. Сплайсинг РНК в регуляции экспрессии генов.............................. 343 3.3.3. Избирательная деградация мРНК.................................................. 353 3.4. Регуляция экспрессии генов на уровне трансляции .............. 358 3.4.1. Регуляция инициации трансляции ................................................. 358 3.4.2. Регуляция элонгации синтеза полипептидных цепей................... 367 3.4.3. Регуляция терминации трансляции ............................................... 370 3.5. Синтез белков, содержащих остатки селеноцистеина ........... 371 3.6. Посттрансляционная регуляция экспрессии генов................. 373 3.6.1. Последствия фолдинга вновь синтезированных полипептидных цепей.......................................................................................... 373 3.6.2. Специфические протеиназы в посттрансляционном процессинге белков ........................................................................................ 376 3.6.3. Убиквитин-зависимая система протеолиза в регулируемой деградации белков.................................................................... 377 3.6.4. Сплайсинг белков ............................................................................ 381 3.6.5. Другие посттрансляционные модификации белков ...................... 386 ГЛАВА 4. ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ........... 390 4.1. Репликация ДНК............................................................................. 3904.1.1. Белки, участвующие в репликации ДНК ........................................ 391 4.1.2. Репликативная вилка E. coli и бактериофага T4 ........................... 394 4.1.3. Особенности функционирования репликативной вилки эукариот 400 4.2. Регуляция репликации ДНК ......................................................... 403 4.2.1. Инициация репликации ДНК у E. coli и ее регуляция.................... 405 4.2.2. Регуляция репликации плазмиды ColE1........................................ 414 4.3. Особенности репликации линейных геномов.......................... 421 4.3.1. Линейные хромосомы бактерий ..................................................... 422 4.3.2. Репликаторы эукариот .................................................................... 425 4.3.3. Репликация теломерных участков эукариотических хромосом ... 427 4.3.4. Пространственная организация синтеза ДНК у эукариот............. 429 ГЛАВА 5. ЗАЩИТА ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ................................. 432 5.1. Мутации ........................................................................................... 433 5.1.1. Основные источники мутаций и методы определения мутагенной активности ................................................................................. 435 5.1.2. SOS-мутагенез у бактерий.............................................................. 449 5.1.3. Мутаторный фенотип ...................................................................... 453 5.1.4. Экспансия ДНК................................................................................. 456 5.1.5. Адаптивные мутации ....................................................................... 460 5.1.6. Механизмы защиты генома от мутаций ......................................... 464 5.2. Репарация ДНК............................................................................... 465 5.2.1. Основные механизмы репарации поврежденной ДНК ................. 466 5.2.2. Эксцизионная репарация в клетках животных .............................. 468 5.2.3. Гомологичная рекомбинация в репарации ДНК ............................ 481 5.2.4. Репарация ошибочно спаренных нуклеотидов ............................. 483 5.2.5. Полимераза поли(ADP-рибозы) в репарации ДНК у эукариот ..... 486 5.3. Альтруистичная ДНК..................................................................... 490 5.3.1. Парадокс возможности существования многоклеточных организмов .................................................................................................... 491 5.3.2. Повышение информационной стабильности генома избыточными последовательностями ............................................................ 495 5.3.3. Селективная защита генов от мутаций.......................................... 500 5.3.4. Высокоупорядоченое расположение летальных генов на хромосомах ............................................................................... 508 5.3.5. Возможный смысл парадокса С ..................................................... 516 ГЛАВА 6. СОВРЕМЕННАЯ КОНЦЕПЦИЯ ГЕНА............................................ 522 ЧАСТЬ II. ИСКУССТВЕННЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ .......................................................................................................... 531 ГЛАВА 7. ПРИНЦИПЫ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ............................................. 532 7.1. Основные ферменты, используемые в генной инженерии... 539 7.1.1. Рестриктазы и ДНК-метилазы......................................................... 539 7.1.2. ДНК- и РНК-лигазы .......................................................................... 548 7.1.3. Ферменты матричного синтеза ДНК и РНК.................................... 549 7.1.4. Другие ферменты ............................................................................ 5567.2. Векторы........................................................................................... 558 7.2.1. Плазмидные векторы ...................................................................... 559 7.2.2. Векторы на основе фага λ .............................................................. 563 7.2.3. Космиды и фазмиды........................................................................ 568 7.2.4. Сверхъемкие векторы YAC, BAC и PAC ........................................ 570 7.2.5. Интегрирующие и челночные (бинарные) векторы....................... 574 7.2.6. Конструирование экспрессирующих векторов и их функционирование ................................................................... 577 7.2.7. Векторы для переноса ДНК в клетки животных и растений ......... 593 7.3. Клонотеки генов............................................................................. 596 7.3.1. Получение клонотек генов .............................................................. 596 7.3.2. Введение рекомбинантных ДНК в клетки ...................................... 599 7.3.3. Методы скрининга клонотек генов.................................................. 600 7.4. Эукариотические системы экспрессии рекомбинантных генов, основанные на культурах клеток ............................................ 602 7.4.1. Клетки яичников китайских хомячков (линия CHO)....................... 604 7.4.2. Клетки мышиной миеломы (линия Sp2/0) ...................................... 607 7.4.3. Клетки селезенки мышей (линия MEL) .......................................... 608 7.4.4. Клетки африканской зеленой мартышки (линия COS) ................. 610 7.4.5. Клетки насекомых, зараженные бакуловирусами ......................... 611 7.4.6. Сравнение эффективности рассмотренных систем экспрессии.. 612 7.5. Бесклеточные белоксинтезирующие системы ........................ 613 7.5.1. Прокариотические системы ............................................................ 615 7.5.2. Эукариотические системы .............................................................. 618 7.5.3. Проточные системы......................................................................... 619 7.6. Другие современные методы исследования генов ................ 621 7.6.1. Рестрикционное картирование генов ............................................. 621 7.6.2. "Прогулки и прыжки по хромосомам" ............................................. 622 7.6.3. S1-картирование РНК и ДНК........................................................... 624 7.6.4. Футпринтинг ..................................................................................... 625 7.7. Стратегия выделения нового гена ............................................. 626 ГЛАВА 8. НАПРАВЛЕННЫЙ МУТАГЕНЕЗ И БЕЛКОВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ ... 629 8.1. Методы направленного получения мутаций ............................ 630 8.1.1. Получение делеций и вставок ........................................................ 630 8.1.2. Химический мутагенез..................................................................... 633 8.1.3. Сайт-специфический мутагенез с использованием олигонуклеотидов ..................................................................... 635 8.1.4. Полимеразная цепная реакция в направленном мутагенезе....... 642 8.2. Белковая инженерия..................................................................... 646 8.2.1. Библиотеки пептидов и эпитопов ................................................... 646 8.2.2. Белки-репортеры в гибридных белках ........................................... 655 8.2.3. Гибридные токсины ......................................................................... 656 8.2.4. Подходы к созданию новых ферментов......................................... 662 8.2.5. Субтилигаза в лигировании пептидов............................................ 666 8.3. Концепция ксенобиоза.................................................................. 670ГЛАВА 9. АНТИСМЫСЛОВЫЕ РНК, РИБОЗИМЫ И ДЕЗОКСИРИБОЗИМЫ .......................................................................................................... 679 9.1. Антисмысловые РНК и олигонуклеотиды ................................ 679 9.1.1. Механизм действия антисмысловых РНК...................................... 680 9.1.2. Использование антисмысловых РНК ............................................. 682 9.1.3. Природные антисмысловые РНК ................................................... 687 9.1.4. Антисмысловые РНК и патология: возможный механизм возникновения доминантных мутаций .................................... 690 9.2. Рибозимы и дезоксирибозимы ................................................... 692 9.2.1. Типы рибозимов............................................................................... 692 9.2.2. Свойства рибозимов........................................................................ 694 9.2.3. Рибозимы как лекарственные средства......................................... 698 9.2.4. Репарация мутантных РНК с помощью рибозимов, осуществляющих транс-сплайсинг......................................... 704 9.2.5. Дезоксирибозимы ............................................................................ 708 9.3. Аптамеры ........................................................................................ 710 9.4. Молекулы РНК у истоков жизни.................................................. 713 9.4.1. Молекулы РНК в качестве РНК-репликаз ...................................... 714 9.4.2. Возможность синтеза полипептидных цепей молекулами РНК ... 717 ГЛАВА 10. ТРАНСГЕННЫЕ ЖИВОТНЫЕ И РАСТЕНИЯ ............................... 722 10.1. Способы получения трансгенных многоклеточных организмов ....................................................................................................... 722 10.2. Экспрессия трансгенов ................................................................ 725 10.3. Использование трансгенов у животных ................................... 726 10.3.1. Исследование механизмов экспрессии генов ............................ 727 10.3.2. Токсигены в исследовании дифференцировки соматических клеток в онтогенезе .................................................................. 728 10.3.3. Изменение физиологического статуса лабораторных и сельскохозяйственных животных ............................................ 729 10.3.4. Моделирование наследственных и приобретенных заболеваний человека .................................................................................... 732 10.4. Трансгенные растения.................................................................. 735 10.5. Генотерапия наследственных и приобретенных заболеваний ....................................................................................................... 737 10.5.1. Способы доставки новых генов в геном человека..................... 738 10.5.2. Управление экспрессией трансгенов в клетках-мишенях ......... 743 10.5.3. Современные достижения генотерапии онкологических заболеваний .............................................................................. 746 10.5.4. Ближайшие перспективы использования генотерапии ............. 750 10.5.5. Успехи генотерапии в модельных экспериментах..................... 752 10.5.6. Проблемы, возникающие в связи с практическим применением генотерапии............................................................................... 753 ГЛАВА 11. ДНК-ДИАГНОСТИКА И ДНК-ТИПИРОВАНИЕ.............................. 75511.1. ДНК-диагностика наследственных и приобретенных заболеваний................................................................................ 759 11.1.1. Получение клинического генетического материала .................. 759 11.1.2. Диагностика заболеваний............................................................ 761 11.2. ДНК-типирование........................................................................... 774 11.2.1. ДНК-типирование микроорганизмов ........................................... 775 11.2.2. Идентификация личности на основе минисателлитной ДНК: определение отцовства............................................................ 778 11.3. Микроматрицы и микрочипы ДНК .............................................. 786 11.3.1. Методы создания микроматриц ДНК .......................................... 787 11.3.2. Ограничения в использовании микроматриц ДНК ..................... 790 11.3.3. Использование микроматриц ДНК в фундаментальных и прикладных исследованиях ..................................................... 792 ГЛАВА 12. КАРТИРОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРВИЧНОЙ СТРУКТУРЫ ГЕНОМА ЧЕЛОВЕКА ...................................................................... 796 12.1. Основные подходы к картированию генома человека .......... 796 12.1.1. Генетические карты сцепления................................................... 797 12.1.2. ПЦР в исследованиях генома человека ..................................... 802 12.1.3. Физические карты низкого разрешения ...................................... 804 12.1.4. Физические карты высокого разрешения ................................... 807 12.2. Определение полной первичной структуры ДНК генома человека ...................................................................................... 809 12.3. Базы данных получаемой информации.................................... 810 ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................. 813 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА .................................................................. 818
Загрузить с Яндекс Диска: 
https://yadi.sk/i/N0BTeKT2wtgjr

Комментировать