- •Часть I. Механизмы хранения и реализации генетической информации 17
- •Глава 1. Геном 25
- •Глава 2. Реализация генетической информации при экспрессии генов 61
- •Глава 3. Основные пути регуляции экспрессии генов 224
- •Глава 4. Воспроизведение генетической информации 390
- •Глава 5. Защита генетической информации 432
- •Глава 6. Современная концепция гена 522
- •Часть II. Искусственные генетические системы 531
- •Глава 7. Принципы генной инженерии 532
- •Глава 8. Направленный мутагенез и белковая инженерия 629
- •Глава 9. Антисмысловые рнк, рибозимы и дезоксирибозимы 679
- •Глава 10. Трансгенные животные и растения 722
- •Глава 11. Днк-диагностика и днк-типирование 755
- •Глава 12. Картирование и определение первичной структуры генома человека 797
- •Предисловие редактора
- •Предисловие автора
- •Часть I. Механизмы хранения и реализации генетической информации введение
- •Глава 1.Геном
- •1.1.Гены и хромосомы
- •1.2.Геном прокариот
- •1.2.1.Геном вирусов
- •1.2.2.Нуклеоид бактериальной клетки
- •1.2.3.Геном архебактерий
- •1.2.4.Минимальный размер генома одноклеточных организмов
- •1.3.Геном эукариот
- •1.3.1.Последовательности нуклеотидов эукариотического генома
- •1.3.2.Хроматин
- •1.3.3.Роль днк-топоизомераз в обеспечении структуры и функционирования хроматина
- •Глава 2.Реализация генетической информации при экспрессии генов
- •2.1.Транскрипция
- •Характеристики белковых компонентов холофермента
- •2.1.2.Единицы транскрипции (транскриптоны)
- •2.1.3.Этапы транскрипции
- •2.1.4.Хроматин во время транскрипции
- •2.2.Котранскрипционные и посттранскрипционные модификации рнк
- •2.2.1.Процессинг рнк у бактерий
- •2.2.2.Редактирование пре-мРнк
- •Различные способы редактирования мРнк
- •Редактирование рнк у животных и их вирусов
- •2.2.3.Другие модификации эукариотических мРнк
- •Механизм прямой и обратной реакций аутосплайсинга
- •2.3.Функциональная компартментализация ядра
- •2.3.1.Интерфазные хромосомы в ядре
- •2.3.2.Ядрышко
- •2.3.3.Пространственная организация синтеза мРнк
- •2.3.4.Ядерные тельца и домены
- •2.3.5.Компартментализованное ядро
- •2.4.Биосинтез белка рибосомами бактерий
- •2.4.1.Рибосомы
- •2.4.2.Этапы биосинтеза белка
- •2.4.3.Антибиотики, действующие на уровне трансляции
- •2.5.Трансляция у эукариот
- •2.5.1.Особенности первичной структуры эукариотических мРнк
- •2.5.2.Инициация биосинтеза белка эукариотическими рибосомами
- •2.5.3.Элонгация полипептидных цепей
- •2.5.4.Терминация трансляции
- •2.5.5.Трансляция в митохондриях
- •2.5.6.Трансляция в хлоропластах.
- •Глава 3.Основные пути регуляции экспрессии генов
- •3.1.Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции у прокариот
- •3.1.1.Регуляция на уровне инициации транскрипции
- •3.1.2.Регуляция синтеза рнк на уровне элонгации и терминации
- •3.2.Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции у эукариот
- •3.2.1.Передача сигнала и вторичные мессенджеры
- •Рецепторы мембран, осуществляющие трансмембранный перенос сигнала
- •3.2.2.Механизмы позитивной регуляции транскрипции
- •Функциональные домены факторов транскрипции
- •3.2.3.Механизмы негативной регуляции транскрипции
- •3.2.4.Структура хроматина как специфический регулятор экспрессии генов
- •3.2.5.Импринтинг
- •3.2.6.Метилирование днк в регуляции транскрипции
- •Факторы транскрипции позвоночных, на активность которых оказывает влияние метилирование остатков цитозина в узнаваемых ими регуляторных последовательностях нуклеотидов
- •3.3.Посттранскрипционная регуляция экспрессии генов
- •3.3.1.Направленный транспорт, внутриклеточная локализация и депонирование мРнк
- •3.3.2.Сплайсинг рнк в регуляции экспрессии генов
- •3.3.3.Избирательная деградация мРнк
- •3.4.Регуляция экспрессии генов на уровне трансляции
- •3.4.1.Регуляция инициации трансляции
- •3.4.2.Регуляция элонгации синтеза полипептидных цепей
- •3.4.3.Регуляция терминации трансляции
- •3.5.Синтез белков, содержащих остатки селеноцистеина
- •3.6.Посттрансляционная регуляция экспрессии генов
- •3.6.1.Последствия фолдинга вновь синтезированных полипептидных цепей
- •3.6.2.Специфические протеиназы в посттрансляционном процессинге белков
- •3.6.3.Убиквитин-зависимая система протеолиза в регулируемой деградации белков
- •3.6.4.Сплайсинг белков
- •3.6.5.Другие посттрансляционные модификации белков
- •Глава 4.Воспроизведение генетической информации
- •4.1.Репликация днк
- •4.1.1.Белки, участвующие в репликации днк
- •4.1.2.Репликативная вилка e. Coli и бактериофага t4
- •4.1.3.Особенности функционирования репликативной вилки эукариот
- •4.2.Регуляция репликации днк
- •4.2.1.Инициация репликации днк у e. Coli и ее регуляция
- •4.2.2.Регуляция репликации плазмиды ColE1
- •4.3.Особенности репликации линейных геномов
- •4.3.1.Линейные хромосомы бактерий
- •4.3.2.Репликаторы эукариот
- •4.3.3.Репликация теломерных участков эукариотических хромосом
- •4.3.4.Пространственная организация синтеза днк у эукариот
- •Глава 5.Защита генетической информации
- •5.1.Мутации
- •5.1.1.Основные источники мутаций и методы определения мутагенной активности
- •5.1.3.Мутаторный фенотип
- •5.1.4.Экспансия днк
- •5.1.5.Адаптивные мутации
- •5.1.6.Механизмы защиты генома от мутаций
- •5.2.Репарация днк
- •5.2.1.Основные механизмы репарации поврежденной днк
- •5.2.2.Эксцизионная репарация в клетках животных
- •Белки животных, участвующие в ner
- •5.2.3.Гомологичная рекомбинация в репарации днк
- •5.2.4.Репарация ошибочно спаренных нуклеотидов
- •5.2.5.Полимераза поли(adp-рибозы) в репарации днк у эукариот
- •5.3.Альтруистичная днк
- •5.3.1.Парадокс возможности существования многоклеточных организмов
- •5.3.2.Повышение информационной стабильности генома избыточными последовательностями
- •5.3.3.Селективная защита генов от мутаций
- •5.3.4.Высокоупорядоченное расположение летальных генов на хромосомах
- •5.3.5.Возможный смысл парадокса с
- •Глава 6.Современная концепция гена
- •Часть II основные направления развития прикладной молекулярной генетики Введение
- •Часть II. Искусственные генетические системы Глава 7.Принципы генной инженерии
- •7.1.Основные ферменты, используемые в генной инженерии
- •7.1.1.Рестриктазы и днк-метилазы
- •7.1.3.Ферменты матричного синтеза днк и рнк
- •7.1.4.Другие ферменты
- •7.2.Векторы
- •7.2.1.Плазмидные векторы
- •7.2.2.Векторы на основе фага
- •7.2.3.Космиды и фазмиды
- •7.2.4.Сверхъемкие векторы yac, bac и pac
- •7.2.5.Интегрирующие и челночные (бинарные) векторы
- •7.2.6.Конструирование экспрессирующих векторов и их функционирование
- •7.2.7.Векторы для переноса днк в клетки животных и растений
- •7.3.Клонотеки генов
- •7.3.1.Получение клонотек генов
- •7.3.2.Введение рекомбинантных днк в клетки
- •7.3.3.Методы скрининга клонотек генов
- •7.4.Эукариотические системы экспрессии рекомбинантных генов, основанные на культурах клеток
- •7.4.1.Клетки яичников китайских хомячков (линия cho)
- •7.4.2.Клетки мышиной миеломы (линия Sp2/0)
- •7.4.3.Клетки селезенки мышей (линия mel)
- •7.4.4.Клетки африканской зеленой мартышки (линия cos)
- •7.4.5.Клетки насекомых, зараженные бакуловирусами
- •7.4.6.Сравнение эффективности рассмотренных систем экспрессии
- •7.5.Бесклеточные белоксинтезирующие системы
- •7.5.1.Прокариотические системы
- •7.5.2.Эукариотические системы
- •7.5.3.Проточные системы
- •7.6.Другие современные методы исследования генов
- •7.6.1.Рестрикционное картирование генов
- •7.6.2."Прогулки и прыжки по хромосомам"
- •7.6.4.Футпринтинг
- •7.7.Стратегия выделения нового гена
- •Глава 8.Направленный мутагенез и белковая инженерия
- •8.1.Методы направленного получения мутаций
- •8.1.1.Получение делеций и вставок
- •8.1.2.Химический мутагенез
- •8.1.3.Сайт-специфический мутагенез с использованием олигонуклеотидов
- •8.1.4.Полимеразная цепная реакция в направленном мутагенезе
- •8.2.Белковая инженерия
- •8.2.1.Библиотеки пептидов и эпитопов
- •8.2.2.Белки-репортеры в гибридных белках
- •8.2.3.Гибридные токсины
- •8.2.4.Подходы к созданию новых ферментов
- •8.2.5. Субтилигаза в лигировании пептидов
- •8.3.Концепция ксенобиоза
- •Глава 9.Антисмысловые рнк, рибозимы и дезоксирибозимы
- •9.1.Антисмысловые рнк и олигонуклеотиды
- •9.1.1.Механизм действия антисмысловых рнк
- •9.1.2.Использование антисмысловых рнк
- •9.1.3.Природные антисмысловые рнк
- •9.1.4.Антисмысловые рнк и патология: возможный механизм возникновения доминантных мутаций
- •9.2.Рибозимы и дезоксирибозимы
- •9.2.1.Типы рибозимов
- •9.2.2.Свойства рибозимов
- •9.2.3.Рибозимы как лекарственные средства
- •9.2.4.Репарация мутантных рнк с помощью рибозимов, осуществляющих транс-сплайсинг
- •9.2.5.Дезоксирибозимы
- •9.3.Аптамеры
- •9.4.Молекулы рнк у истоков жизни
- •9.4.1.Молекулы рнк в качестве рнк-репликаз
- •9.4.2.Возможность синтеза полипептидных цепей молекулами рнк
- •Глава 10.Трансгенные животные и растения
- •10.1.Способы получения трансгенных многоклеточных организмов
- •10.2.Экспрессия трансгенов
- •10.3.Использование трансгенов у животных
- •10.3.1.Исследование механизмов экспрессии генов
- •10.3.2.Токсигены в исследовании дифференцировки соматических клеток в онтогенезе
- •10.3.3.Изменение физиологического статуса лабораторных и сельскохозяйственных животных
- •10.3.4.Моделирование наследственных и приобретенных заболеваний человека
- •10.4.Трансгенные растения
- •10.5.Генотерапия наследственных и приобретенных заболеваний
- •10.5.1.Способы доставки новых генов в геном человека
- •10.5.2.Управление экспрессией трансгенов в клетках-мишенях
- •10.5.3.Современные достижения генотерапии онкологических заболеваний
- •10.5.4.Ближайшие перспективы использования генотерапии
- •10.5.5.Успехи генотерапии в модельных экспериментах
- •10.5.6.Проблемы, возникающие в связи с практическим применением генотерапии
- •Глава 11.Днк-диагностика и днк-типирование
- •11.1.1.Получение клинического генетического материала
- •11.1.2.Диагностика заболеваний
- •11.2.2.Идентификация личности на основе минисателлитной днк: определение отцовства
- •11.3.Микроматрицы и микрочипы днк
- •11.3.1.Методы создания микроматриц днк
- •11.3.2.Ограничения в использовании микроматриц днк
- •11.3.3.Использование микроматриц днк в фундаментальных и прикладных исследованиях
- •Глава 12.Картирование и определение первичной структуры генома человека
- •12.1.Основные подходы к картированию генома человека
- •12.1.1.Генетические карты сцепления
- •12.1.2.Пцр в исследованиях генома человека
- •12.1.3.Физические карты низкого разрешения
- •12.1.4.Физические карты высокого разрешения
- •12.2.Определение полной первичной структуры днк генома человека
- •12.3.Базы данных получаемой информации
- •Заключение
- •Рекомендуемая литература
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 670
Глава 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 730
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 744
10.5.3. Современные достижения генотерапии онкологических заболеваний 746
10.5.4. Ближайшие перспективы использования генотерапии 751
10.5.5. Успехи генотерапии в модельных экспериментах 752
10.5.6. Проблемы, возникающие в связи с практическим применением генотерапии 754
Глава 11. Днк-диагностика и днк-типирование 755
11.1. 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 787
11.3.1. Методы создания микроматриц ДНК 788
11.3.2. Ограничения в использовании микроматриц ДНК 791
11.3.3. Использование микроматриц ДНК в фундаментальных и прикладных исследованиях 793