70

97УДК 575

ББК 28.04

П 20

Ответственный редактор

доктор химических наук Ю.А. Берлин

Рецензенты:

кандидат химических наук В.Г. Коробко

доктор биологических наук В.А. Гвоздев

Патрушев Л.И.

Экспрессия генов. – М.: Наука, 2000. – 000 с., ил.

ISBN 5-02-001890-2

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.

ТП-97-П-№ 123

Patrushev L.I.

Gene Expression. – Moscow: Nauka, 2000. – 000 p., il.

ISBN 5-02-001890-2

This monograph consisting of two parts presents a comprehensive view of the structure and functioning mechanisms of genes for prokaryotes and eukaryotes as well as the basic methods used for their studies. Its first part discusses the genome structure of prokaryotic and eukaryotic organisms, also covering the mechanisms of transcription, translation, replication, DNA repair and their regulation. The second part of the monograph deals with the principles of the techniques employed in the gene research. The book devotes particular attention to current genetic engineering tools. It embraces the key aspects of recent developments of molecular genetics studies on site-directed mutagenesis, protein engineering, antisense RNA, ribozymes and deoxyribozymes, transgenosis and gene therapy, DNA diagnostics and genotyping human genome.

The book will act as authoritative references for researchers, postgraduates, and students specializing in chemistry and biology.

ISBN 5-02-001890-2

© Издательство "Наука", 2000

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 27

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 61

2.1. Транскрипция 62

2.1.1. ДНК-зависимые РНК-полимеразы 63

2.1.2. Единицы транскрипции (транскриптоны) 73

2.1.3. Этапы транскрипции 80

2.1.4. Хроматин во время транскрипции 113

2.2. Котранскрипционные и посттранскрипционные модификации РНК 125

2.2.1. Процессинг РНК у бактерий 126

2.2.2. Редактирование пре-мРНК 132

2.2.3. Другие модификации эукариотических мРНК 144

2.2.4. Кэп-связывающий комплекс в роли фактора, сопрягающего основные реакции метаболизма транскриптов РНК-полимеразы II 164

2.3. Функциональная компартментализация ядра 169

2.3.1. Интерфазные хромосомы в ядре 170

2.3.2. Ядрышко 172

2.3.3. Пространственная организация синтеза мРНК 174

2.3.4. Ядерные тельца и домены 177

2.3.5. Компартментализованное ядро 179

2.4. Биосинтез белка рибосомами бактерий 181

2.4.1. Рибосомы 182

2.4.2. Этапы биосинтеза белка 188

2.4.3. Антибиотики, действующие на уровне трансляции 198

2.5. Трансляция у эукариот 201

2.5.1. Особенности первичной структуры эукариотических мРНК 202

2.5.2. Инициация биосинтеза белка эукариотическими рибосомами 203

2.5.3. Элонгация полипептидных цепей 213

2.5.4. Терминация трансляции 215

2.5.5. Трансляция в митохондриях 216

2.5.6. Трансляция в хлоропластах. 221

Глава 3. Основные пути регуляции экспрессии генов 224

3.1. Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции у прокариот 226

3.1.1. Регуляция на уровне инициации транскрипции 226

3.1.2. Регуляция синтеза РНК на уровне элонгации и терминации 230

3.2. Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции у эукариот 239

3.2.1. Передача сигнала и вторичные мессенджеры 241

3.2.2. Механизмы позитивной регуляции транскрипции 260

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