Volume1

xxii Дополнительный иллюстративный материал

Таблица 6.2. Три типа РНК-полимераз эукариот. Стр. 521 Таблица 6.3. Общие факторы транскрипции, необходимые для инициации транскрипции РНК-по-лимеразой II эукариот. Стр. 524

Таблица 6.4. Ингибиторы синтеза белка или РНК. Стр. 592 Таблица 6.5. Некоторые биохимические реакции, катализируемые рибозимами.

Стр. 623

Таблица 7.1. Некоторые регуляторные белки и распознаваемые ими последовательности ДНК. Стр. 644

Таблица 7.2. Сигма-факторы E.coli. Стр. 676

Предисловие редакторов перевода

Первое издание книги «Molecular Biology of the Cell» лауреата Нобелевской премии Брюса Альбертса и других титулованных ученых, вышедшее в 1983 году, стало событием в научном сообществе. Это была первая книга по молекулярной биологии, в которой жизнь клетки представлена во всей полноте накопленных к тому времени знаний. И происходящие в клетке химические и биологические процессы,

имолекулярные машины, их осуществляющие, и сложнейшие механизмы, их регулирующие, – все было изложено настолько увлекательно и проникновенно, что хотелось читать и читать эту книгу. Через три года, в 1986 году, первое издание вышло в русском переводе и завоевало широкое признание и популярность среди отечественных биологов. Второе издание книги, 1989 года, также было переведено на русский язык и опубликовано в 1994 году. И до сих пор «Молекулярная биология клетки» является классическим пособием, на основе которого построены многие учебные курсы, и при этом остается для профессионалов непревзойденной, можно сказать культовой, книгой в этой области.

Затем книга выдержала еще два издания на английском языке (1994 г.

и2002 г.), и в каждом из них было отражено состояние бурно развивающейся молекулярной биологии, и каждое из них на тот момент служило настоящим путеводителем по этой увлекательной области знаний. Последнее, пятое, издание книги «Molecular Biology of the Cell» в полной мере освещает состояние молекулярной биологии в постгеномную эру, когда новейшие технологии позволяют генерировать колоссальные объемы информации, что приводит к появлению качественно новых знаний.

Теперь мы предлагаем читателю перевод этого последнего издания. Хочется верить, что «Молекулярная биология клетки» продолжит хорошую традицию предыдущих изданий и станет настольной книгой как для студентов и аспирантов, так и для профессоров. В оригинале это «увесистый» однотомник, к которому прилагаются задачник, DVD-диск и методические материалы. В русском переводе изложен только основной материал — текст собственно книги, — который мы разбили на три тома. Во-первых, это «облегчит» жизнь читателю, а во-вторых, продлит «жизнь» книге. Прекрасно выполненный иллюстративный материал оригинала не только сохранен, но где-то даже улучшен, так как представлен в увеличенном формате с лучшим разрешением.

Основная проблема, с которой приходится сталкиваться при работе над переводными изданиями в области молекулярной биологии, — это фактически уже укоренившаяся тенденция к использованию транскрипции английских терминов: сначала это были сайты, затем появились нокдаун и сайленсинг, теперь дошло до таргетинга и т.п. Конечно, мы старались не злоупотреблять такой терминологией, хотя при первом упоминании, например, «участка связывания» приводим

ипонятный всем молекулярным биологам термин «сайт» и используем оба варианта как синонимы при изложении материала книги.

xxiv Предисловие редакторов перевода

Еще одна проблема (уже не терминологическая, а скорее, техническая) заключается в том, что авторы книги используют нетрадиционное написание названий генов и белков (это подробно изложено в разделе «Примечания для читателя»). Мы старались по мере возможности соответствовать требованиям оригинала, но, честно говоря, это удавалось далеко не всегда: над разными томами, а иногда

иглавами одного тома, трудились разные переводчики, а затем «армия» редакторов разбирала по томам или главам этот текст, и каждый шлифовал «вверенную ему область». Очень надеемся, что читатель простит некоторые расхождения в терминологии в разных разделах книги — все использованные варианты правильны. Мы делали все, чтобы выпустить эту книгу как можно быстрее, так как приведенный в ней материал отражает современное состояние и последние достижения в области молекулярной биологии — теперь уже не просто науки об устройстве клеточных механизмов, а науки, которая играет ключевую роль в развитии медицины и биотехнологии. И очень хотелось поскорее познакомить читателя с новейшими знаниями об увлекательном мире живой клетки.

Мы искренне благодарим организатора этого проекта, директора Института компьютерных исследований Алексея Владимировича Борисова, почти два года без смены стоявшего у руля и всегда чутко реагировавшего на запросы каждого из членов команды. Благодарим переводчиков — за профессиональное и эмоционально точное отражение текста оригинала; а также весь коллектив издательства — ваш высокий профессионализм не позволял нам расслабиться, а вынуждал оттачивать

иотшлифовывать вверенные нам тексты.

Предисловие

Во многих отношениях мы знаем устройство Вселенной лучше, чем механизмы функционирования живых клеток. Ученые могут вычислить возраст Солнца

ипредсказать день, в который оно померкнет, однако до сих пор никто не сумел объяснить, почему человек может прожить восемьдесят лет, а мышь — всего лишь два года. Нам известны полные последовательности геномов этих двух и многих других биологических видов, но, несмотря на это, мы еще не научились предсказывать, как поведет себя клетка, если мы вызовем в ней мутацию того или иного еще не исследованного гена. Звезды могут быть в 1043 раз крупнее клеток, но клетки обладают более тонкой структурой и являют собою более сложные

иболее удивительные воплощения законов физики и химии. Подчиняясь законам наследственности и действию естественного отбора, царящим на Земле с момента зарождения жизни и до сего дня, то есть около 20 % возраста Вселенной, живые клетки постепенно совершенствовали свои молекулярные машины, расширяли их спектр и записывали результаты своих экспериментов в генетических инструкциях, которые передавали потомству.

Скаждым новым изданием этой книги мы удивляемся тому объему новой информации, которую биологи успевают собрать всего за несколько лет. Но, пожалуй, еще более нас поражает и покоряет искусное устройство механизмов, с которыми мы встречаемся. Чем глубже мы проникаем в клетку, тем сильнее осознаем, как много нам еще предстоит узнать. Когда наивными юнцами мы только ступили на стезю клеточной биологии, мы провозглашали идентификацию отдельного белка — скажем, сигнального рецептора, — величайшим свершением науки, о чем теперь вспоминаем с улыбкой, заглядывая в первое издание этой книги. Теперь мы понимаем, что в большинстве своем белки, как правило, входят в состав комплексов и в виде единой системы работают совместно со многими другими белками, посредством тонких механизмов регулируя действия друг друга, и, благодаря наличию связи с белками цитоскелета, удерживаются в точно отведенной им позиции, что придает такого рода химическим фабрикам определенную пространственную структуру. Секвенирование генома снабдило нас практически полными молекулярными каталогами по устройству множества различных организмов; генетика и биохимия рассказали нам многое о том, на что способны все эти молекулярные комплектующие в отдельности, а также об их взаимных симпатиях и антипатиях; однако же при этом мы имеем лишь самое примитивное представление о динамике таких биохимических систем со всеми хитросплетениями сети их централизованного управления. Поэтому каждый раз рассказывая читателю о крупных достижениях клеточной биологии, мы с глубочайшим трепетом относимся к тем еще выше вздымающимся вершинам, которые ученым предстоит покорить в будущем.

В это издание мы включили новый материал по многим темам: от эпигенетики, модификации гистонов, малых РНК и сравнительной геномики до генетического шума, динамики цитоскелета, управления клеточным циклом, апоптоза, стволовых клеток и новейших методов лечения рака. Как и во всех предыдущих изданиях, мы постарались прежде всего дать читателю концептуальную основу, дабы упрочить

xxvi Предисловие

его положение в том море информации о клетках, в которое мы сейчас погружены. Такой посыл означает уход от тривиальной декламации фактов. Наша цель состоит в том, чтобы показать читателю возможности применения этих фактов — для уяснения, предсказания и управления поведением живых систем.

Чтобы помочь читателям на пути активного освоения предмета, мы впервые поместили в конце глав задачи, написанные Джоном Уилсоном и Тимом Хантом (John Wilson и Tim Hunt). Особое значение в них уделено количественному подходу и искусству построения умозаключений по результатам эксперимента. В сопроводительном к основному издании* «Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition: The Problems Book» (ISBN: 978-0-8153-4110-9) тех же авторов приведены подробные ответы на эти задачи, а также содержится более 1 700 дополнительных задач и решений к ним.

Следующий атрибут основной книги — вложенный в нее DVD-диск. На нем находятся сотни фильмов и анимаций, в том числе много новых, впервые представленных в этом издании; показывая клетки и клеточные процессы в действии, они назидательно скрашивают чтение этого фолианта; теперь в диск включены все рисунки и таблицы из основной книги, заранее вставленные в презентации PowerPoint®. В числе прочих вспомогательных материалов, выпущенных в дополнение к нашей книге, имеется банк тестовых вопросов и конспектов лекций, предназначенный преподавателям соответствующей квалификации для успешного проведения практических занятий, и набор из 200 многоцветных диапози-тивов.

Мы предвидим, что различным категориям читателей разные части этой книги понадобятся в разной степени. Так, исследовательские центры, лаборатории

ибиблиотеки пожелают иметь полный набор глав в едином печатном томе – как в «Reference Edition» (в «Основном издании» англоязычной версии). Тем, кто предпочтет иметь главы, образующие остов книги, в несколько более транспортабельной форме, предлагается «Student Edition», содержащее главы 1–20 в печатном виде, а главы 21–25 (по многоклеточным системам) — в электронной (PDF) форме на сопровождающем диске.

Полное описание условных обозначений, принятых в данной книге, приведено в разделе «Примечания для читателя», который следует за этим предисловием. В нем мы объяснили наш подход, которого мы придерживаемся при написании названий генов в организмах различных видов: во всех главах этой книги мы используем единый стиль, вне зависимости от вида организма, и зачастую действуем вопреки общепринятым и установленным для каждого биологического вида нормам.

Как и раньше, при каждом переиздании этой книги мы остаемся в неоплатном долгу перед многими людьми. Все благодарности за научную помощь приведены в отдельном разделе, но здесь мы должны особо отметить тех, кто внес исключительно важный вклад в это издание: Джулия Териот (Julie Theriot) взяла на себя практически полную ответственность за главы 16 («Цитоскелет») и 24 («Патогены, инфекция и врожденный иммунитет»), Дэвид Морган (David Morgan) почти всецело отвечает за главу 17-ю («Клеточный цикл»). Уоллиса Маршалл (Wallace Marshall)

иЛаура Аттарди (Laura Attardi) оказали огромную помощь при написании соответственно глав 8 и 20, Мейнард Ольсон (Maynard Olson) — раздела «Пути эволюции

* Эта и приводимая в последующих двух абзацах информация относится только к оригинальному изданию «Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition», поэтому весь дополнительный материал к «Основному изданию» (Reference addition) здесь и далее приведен на языке оригинала.

Предисловие xxvii

геномов» главы 4, Сяодун Ван (Xiaodong Wang) — главы 18, а Николас Харберд (Nicholas Harberd) — раздела «Сигнализация в растениях» главы 15.

Мы многим обязаны также сотрудникам издательства Garland Publishing

ивсем, кто помогал воплотить усилия авторов, надеемся, в безукоризненный конечный продукт. Дэнис Шанк (Denise Schanck) руководил всем проектом и наставлял своенравных авторов на верный путь с присущей ему мудростью, опытом и добротой. Нигель Орме (Nigel Orme) со свойственным ему талантом придавал иллюстрациям завершенную форму и приглядывал за внешним видом книги, включая и заднюю обложку переплета. Мэтью Клементс (Matthew Clements) разработал макет книги

идизайн передней обложки. Эмма Джеффкок (Emma Jeffcock) с необычайной скоростью и невозмутимой деловитостью распланировала страницы, с безукоризненной точностью внося в них неисчислимые исправления. Майкл Моралес (Michael Morales) ловко воплотил множество анимаций, видеоклипов и других материалов в удобный для пользователя DVD-диск. Элеонора Лоренс (Eleanor Lawrence)

иШерри Гранум (Sherry Granum) обновили и расширили словарь специальных терминов. Джекки Харбор (Jackie Harbor) и Сигрид Мессон (Sigrid Masson) дисциплинировали нас и не позволяли нам отлынивать от работы. Адам Сендрофф (Adam Sendroff) держал нас в курсе нужд и чаяний наших читателей, сообщая нам их пожелания и отзывы. Марджори Андерсон (Marjorie Anderson), Брюс Гоутли (Bruce Goatly) и Шерри Гранум (Sherry Granum) заботливо вычесывали досадные репьи ошибок из густословия нашей рукописи; их стараниями из текста были изъяты многие неясности, погрешности и помарки. Мы благодарим их всех не только за профессионализм, преданность и работоспособность, далеко превосходящую нашу собственную, но также и за неизменную предупредительность и дружелюбие: работу над книгой они превратили в настоящее удовольствие.

Наконец, но с не меньшей признательностью, мы выражаем свою благодарность нашим супругам, семьям, друзьям и коллегам. Без их терпения и неустанной поддержки мы, скорее всего, не произвели бы на свет ни одного издания этой книги.

xxx Примечания для читателя

Термины, включенные в словарь

По всей книге полужирный шрифт употребляется для выделения наиболее значимых терминов в том месте главы, в котором мы их раскрываем наиболее полно. Курсивом мы отметили прочие важные термины, на которых мы меньше акцентируем внимание. В конце книги помещен расширенный словарь терминов, вобравший в себя наиболее употребимые в мире клеточной биологии научные термины; в нем сможет найти успокоение и получить неотложную помощь читатель, натолкнувшийся на незнакомый термин, употребленный нами без каких-либо разъяснений.

Номенклатура, принятая для наименования генов и белков

Каждый биологический вид имеет свою собственную систему обозначений для наименования генов; единственная общая особенность заключается в том, что их всегда выделяют курсивом. У одних видов (таких как человек) названия генов полностью записываются заглавными буквами; у других видов (типа полосатого данио) все буквы в названиях генов строчные; у некоторых (бóльшая часть генов мыши) первая буква названия стоит в верхнем регистре, а остальные — в нижнем; или (как у дрозофилы) состоят из различных комбинаций прописных и строчных букв, согласно тому, давал ли мутантный аллель, который был открыт первым, доминантный или рецессивный фенотип. Правила называния белковых продуктов столь же различны.

Такой хаос и разнобой в типографских соглашениях может кого угодно свести с ума. Он не только утомителен (при истолковании) и абсурден, но также еще и неустойчив и не имеет будущего. Мы не можем независимо (от всех остальных) определять новую систему обозначений для каждого из следующих нескольких миллионов видов, гены которых мы пожелаем изучить. Более того, есть много случаев, особенно в такой книге, как эта, когда нам необходимо обращаться к гену вообще, не имея в виду его конкретный вариант у мыши, у человека, у курицы или у гиппопотама, потому что все они равнозначны при обсуждении. Так какой же системы обозначений нам следует придерживаться?

В этой книге мы решили отвергнуть все правила наименования генов, принятые для отдельных видов, и следовать единообразному правилу: названия всех генов мы пишем, как имена людей и названия мест, с прописной буквы, а остальные буквы – строчными, и все буквы – курсивом, получая таким образом: Apc, Bazooka, Cdc2, Dishevelled, Egl1. Соответствующий белок, если он назван в честь гена, будет написан подобным же образом, но прямым шрифтом, а не курсивом: Apc, Bazooka, Cdc2, Dishevelled, Egl1. Когда необходимо указать конкретный организм, это можно сделать с помощью приставки к названию гена.

Полноты ради приведем еще несколько моментов тех правил «присвоения названий», которых мы будем придерживаться. В некоторых случаях традиционно используется дополнительная буква, приписанная к названию гена, чтобы отличать гены, родственные в функциональном или эволюционном отношении; для таких генов мы пишем эту букву, как общепринято, как заглавную (LacZ, RecA, HoxA4). Мы не используем дефис для отделения дополнительных букв или цифр от остальной части названия. Белки создают намного больше проблем. Многие тавро для их клеймения были выкованы в потаенных кузницах и наложены на них еще до того, как рождающие их гены получили свои имена. Такие названия белков принимают множество форм, хотя большинство из них традиционно начинается со строчной буквы (актин, гемоглобин, каталаза), как и названия обычных веществ