na RNA 567 - Magisterskie24.pl
advertisement
Spis treści Przedmowa Przedmowa do drugiego wydania polskiego Wstęp Spis rozdziałów Skróty V VI VII XI XIX Część 1 Jak bada się genomy 1 Rozdział 1 Genomy, transkryptomy i proteomy 3 1.1 1.1.1 1.1.2 DNA 5 Geny zbudowane są z DNA 5 Struktura DNA 8 Nukleotydy i polinukleotydy 8 Dowody wskazujące na strukturę podwójnej helisy 9 Podstawowe cechy podwójnej helisy 11 Podwójna helisa jest strukturą elastyczną 12 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 RNA i transkryptom Struktura RNA Rodzaje RNA w komórce Dojrzewanie prekursorowego RNA Transkryptom 14 15 15 17 17 1.3 1.3.1 Białka i proteom Struktura białek 18 18 1.3.2 Cztery poziomy struktury białka Różnorodność białek wynika z różnorodności aminokwasów. Proteom Powiązanie transkryptomu z proteomem Kod genetyczny nie jest uniwersalny Powiązanie proteomu z biochemią komórki 18 19 20 21 22 23 Pytania 26 Rozdział 2 Analiza DNA 31 2.1.4 Enzymy modyfikujące końce 2.22.1 Klonowanie DNA do manipulacji DNA Enzymy służące 2.1.1 Wektory Polimerazy DNA 2.2.1 do klonowania i ich zastosowania Wektory oparte na plazmidach E. coli Sposób działania DNA zależnej Metody badań 2.3 polimerazy Oczyszczania DNA od matrycy Wektory do klonowania oparte na genomach bakteriofagów Typy polimeraz E. coli DNA stosowane w badaniach Wektory naukowych dla dłuższych fragmentów DNA 2.1.2 Nukleazy Klonowanie w organizmach innych niż E. coli Endonukleazy restrykcyjne umożliwiają cięcie 2.3 Reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR) cząsteczek DNA w ściśle określonych pozycjach 2.3.1 Przeprowadzanie PCR Analiza wyników trawienia restrykcyjnego Metody badań 2.4 Praca z biblioteką klonów Metody badań 2.2 Elektroforeza w żelu 2.3.2 Zastosowania reakcji PCR agarozowym Pytania 2.1.3 Ligazy DNA 55 38 55 39 56 57 40 5942 Rozdział 3 Mapowanie genomów 63 4333 4434 45 46 35 48 5136 5337 3.1 Mapy genetyczne i fizyczne 3.2 3.2.1 3.2.2 Mapowanie genetyczne 65 Pierwszymi stosowanymi markerami były geny 66 Markery DNA do mapowania genetycznego 67 Polimorfizmy długości fragmentów restrykcyjnych 67 Polimorfizmy długości prostych sekwencji 68 Polimorfizmy punktowe 69 Metody badań 3.1 Mikromacierze o małej i dużej gęstości 71 Podstawą mapowania genetycznego jest analiza sprzężeń 72 Podstawy dziedziczenia i odkrycie sprzężenia 73 Częściowe sprzężenie można wyjaśnić zachowaniem chromosomów w czasie mejozy 74 Od częściowego sprzężenia do mapowania genetycznego 77 Przeprowadzanie analizy sprzężeń w różnych typach organizmów 77 3.2.3 3.2.4 Analiza sprzężeń, gdy możliwe są planowane eksperymenty hodowlane Mapowanie genów przez analizę rodowodów u człowieka 42 65 3.3 3.3.1 3.3.2 Mapowanie fizyczne Mapowanie restrykcyjne Podstawowe metody mapowania restrykcyjnego Skalę mapowania restrykcyjnego ogranicza rozmiar fragmentów restrykcyjnych Bezpośrednie poszukiwanie miejsc restrykcyjnych w DNA Hybrydyzacja fluorescencyjna in situ (FISH) Hybrydyzacja in situ z sondami promieniotwórczymi i fluorescencyjnymi 78 80 82 84 84 86 87 89 89 13 Spis treści 3.3.3 Działanie FISH Mapowanie miejsc znakowanych sekwencyjnie Jako STS można użyć każdej unikatowej sekwencji DNA Fragmenty DNA do mapowania STS Do analizy STS jako odczynnika do mapowania można także użyć biblioteki klonów Spis treści 90 91 5.1.2 92 93 94 Pytania Granice ekson–intron można dokładnie zlokalizować transkryptów 97 Rozdział 4 Sekwencjonowanie genomów 103 4.1 4.1.1 4.1.2 4.2.2 Metody sekwencjonowania DNA Metody badań 4.1 Elektroforeza w żelach 104 poliakryloamidowych Sekwencjonowanie DNA metodą terminacji łańcucha Metoda terminacji łańcucha w zarysie Sekwencjonowanie metodą terminacji łańcucha wymaga matrycy w postaci jednoniciowego DNA Polimerazy DNA używane w sekwencjonowaniu metodą terminacji łańcucha Starter wyznacza sekwencjonowany region na matrycowym DNA Sekwencjonowanie cykliczne jako alternatywa tradycyjnych metod Inne metody sekwencjonowania DNA Sekwencjonowanie metodą degradacji chemicznej Pirosekwencjonowanie stosuje się do szybkiego ustalania bardzo krótkich sekwencji 104 105 105 Możliwości strategii „shotgun” udowodniono sekwencjonując genom Haemophilus influenzae Składanie sekwencji z zastosowaniem strategii układania klonów w kontigi Klony mogą być ułożone w kontigi pracochłonną metodą wędrowania wzdłuż chromosomu 5.2 5.2.1 107 108 Automatyczna analiza sekwencji genomu Eksperymentalne techniki lokalizacji genów Test hybrydyzacyjny pozwala ustalić, czy fragment zawiera sekwencję ulegającą ekspresji Metody badań 5.1 Techniki badania RNA Sekwencjonowanie cDNA umożliwia zmapowanie genów w obrębie fragmentów DNA Istnieją metody dokładnego mapowania końców 5.2.2 13 140 141 141 142 142 144 143 Ustalanie funkcji genu Komputerowa analiza funkcji genu 144 144 Homologia odzwierciedla związki ewolucyjne Analiza homologii może dostarczyć informacji o funkcji całego genu lub jego segmentów Wykorzystanie poszukiwania homologii do przypisywania funkcji ludzkim genom odpowiadającym za choroby Ustalanie funkcji genu przez analizę eksperymentalną 145 145 147 148 108 109 109 110 111 4.2.3 113 115 115 4.3 4.3.1 Szybsze metody układania klonów w kontigi 117 Ukierunkowana strategia typu „shotgun” 119 Najważniejsze cechy ukierunkowanej strategii typu „shotgun” 119 Projekty poznania genomu człowieka Etap mapowania w projekcie poznania genomu człowieka 121 121 14 Spis treści 4.2 4.2.1 4.3.2 4.3.3 Składanie przylegających sekwencji DNA Składanie sekwencji z wykorzystaniem strategii Sekwencjonowanie ludzkiego genomu „shotgun” Przyszłość projektów poznania genomu człowieka Pytania 112 122 112 123 5.2.3 126 Rozdział 5 Zrozumieć sekwencję genomu 133 5.1 5.1.1 Lokalizowanie genów w sekwencjach DNA Lokalizowanie genów przez analizę sekwencji Obszary kodujące genów są otwartymi ramkami odczytu Proste skanowania ORF są mniej wydajne dla większych DNA eukariotycznych Szukanie genów funkcjonalnych RNA Poszukiwanie homologii i genomika porównawcza nadają śledzeniu sekwencji nowy wymiar 134 134 5.3 134 135 137 5.3.1 5.3.2 opierają się na rekombinacji homologicznej Inaktywacja genu bez rekombinacji homologicznej Do określania funkcji można także wykorzystać Spis treści nadmiarową ekspresję genu Efekt fenotypowy inaktywacji czasem jest trudny do zaobserwowania Bardziej szczegółowe badania aktywności białka kodowanego przez nieznany gen Do szczegółowego badania funkcji genu można wykorzystać ukierunkowaną mutagenezę Do określania, gdzie i kiedy geny ulegają ekspresji, można wykorzystać geny reporterowe i immunocytochemię 149 150 14 151 152 152 154 154 Studium przypadku: Zrozumieć sekwencję genomu Saccharomyces cerevisiae 156 Metody badań 5.2 Ukierunkowana mutageneza 156 Anotacja sekwencji genomu drożdży 157 Przypisywanie funkcji genom drożdży 159 Pytania 138 161 Rozdział 6 Zrozumieć działanie genomu 6.1 6.1.1 6.1.2 6.2 6.2.1 167 Badanie transkryptomu Badanie transkryptomu przez analizę sekwencji Badanie transkryptomu za pomocą analizy mikromacierzy o małej i dużej gęstości Wykorzystanie mikromacierzy do badania jednego lub większej liczby transkryptomów Badanie transkryptomu drożdży Transkryptom człowieka Badanie proteomu Profilowanie białek – metoda identyfikacji białek w proteomie Rozdzielanie białek w proteomie Identyfikacja białek w proteomie 168 168 169 169 172 173 175 175 175 177 15 Spis treści 6.2.2 6.3 6.3.1 6.3.2 Spis treści Identyfikacja białek oddziałujących ze sobą Identyfikacja oddziałujących ze sobą białek metodą prezentacji fagowej i w systemie dwuhybrydowym Identyfikacja składników kompleksu wielu białek Identyfikacja białek współdziałających ze sobą Mapy oddziaływań białek 179 Wyjść poza proteom Metabolom Zrozumieć systemy biologiczne Pytania Część 2 Anatomia genomów 231 8.2.2 8.2.3 Organizacja genów w genomie E. coli Operony są cechą charakterystyczną genomów prokariotycznych Ile jest genów i jakie są ich funkcje? Genomy prokariotyczne i pojęcie gatunku 184 184 186 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 Eukariotyczne genomy organellarne Pochodzenie genomów organellarnych Właściwości fizyczne genomów organellarnych Skład genetyczny genomów organellarnych 238 238 239 239 189 Pytania 179 181 182 183 195 Rozdział 7 Eukariotyczne genomy jądrowe 197 Genomy jądrowe znajdują się w chromosomach Upakowanie DNA w chromosomach Specyficzne właściwości chromosomów Katalog ludzkich genów metafazowych Katalogi genów DNA–białko ujawniają wyróżniające cechy Oddziaływania w centromerach różnych organizmów i telomerach Rodziny genów 7.2 Właściwości eukariotycznych Pseudogenygenetyczne i inne relikty ewolucyjne genomów jądrowych 7.2.4 Zawartość powtarzającego się DNA 7.2.1 Gdzie w genomie jądrowym się geny? w eukariotycznych genomachznajdują jądrowych Metody badań 7.1 Techniki ultrawirowania 7.2.2 Wwjaki sposób genyi są zorganizowane w genomie centromerach gdzie indziej w chro osomach jądrowym? eukariotycznych Geny stanowią tylko małą część genomu Minisatelity i mikrosatelity człowieka Powtórzenia rozproszone Genom drożdży jest bardzo zwarty Pytania Organizacja genów u innych eukariotów 7.2.3 Ile jest genów i jakie są ich funkcje? 7.1 7.1.1 7.1.2 Rozdział 8 Genomy prokariotów i organelli eukariotycznych 15 198 198 212 199 9.1.2 212 202 214 216 203 204 216 205 205 217 217 206 218 207 220 210 211 225 244 Rozdział 9 Genomy wirusów i ruchome elementy genetyczne 9.1 9.1.1 10.1 10.1.1 232 234 236 Genomy bakteriofagów i wirusów eukariotycznych Genomy bakteriofagów Genomy bakteriofagów mają różne struktury i organizację Strategie replikacji genomów bakteriofagowych Genomy wirusów eukariotycznych Struktury i strategie replikacji genomów wirusów eukariotycznych DNA powtórzony tandemowo znajduje się m Wewnątrz jądra Wewnętrzna struktura jądra eukariotycznego Jądro ma wysoce uporządkowaną strukturę wewnętrzną Metody badań 10.1 Przywracanie fluorescencji po fotowygaszaniu Każdy chromosom zajmuje w jądrze swoje własne terytorium 249 250 250 250 251 253 253 272 272 273 274 274 16 Spis treści Genomy na granicy życia 9.2. 9.2.1 9.2.2 Spis treści Transpozony DNA są mniej powszechne w genomach eukariotycznych 254 Ruchome elementy genetyczne 256 Transpozycja za pośrednictwem RNA 257 Transpozony RNA z długimi końcowymi powtórzeniami są spokrewnione z retroelementami wirusowymi 257 Transpozony RNA bez LTR 258 Transpozony DNA 259 Transpozony DNA występują powszechnie w genomach prokariotycznych 260 Pytania 8.2 8.2.1 Właściwości fizyczne genomów prokariotycznych Chromosomy prokariotów Tradycyjny obraz chromosomu prokariotycznego Niektóre bakterie mają genomy liniowe lub wieloczęściowe Właściwości genetyczne genomów prokariotycznych 230 Jak zorganizowane są geny w genomie prokariotycznym? 230 264 269 Rozdział 10 Dostępność genomu 271 226 226 226 228 261 Część 3 Jak działają genomy 10.1.2 8.1 8.1.1 16 10.2 10.2.1 Domeny chromatyny Izolatory wyznaczają granice domen funkcjonalnych Niektóre domeny funkcjonalne zawierają region kontrolny locus 275 Modyfikacje chromatyny a ekspresja genomu Chemiczne modyfikacje histonów Acetylacja histonów wpływa na wiele funkcji jądrowych łącznie z ekspresją genomu 279 280 276 278 280 17 Spis treści 10.2.2 10.3 10.3.1 Deacetylacja histonów prowadzi do zablokowania aktywnych rejonów genomu 282 Acetylacja nie jest jedynym rodzajem modyfikacji histonów 282 Wpływ remodelowania nukleosomów na ekspresję genomu 284 285 Modyfikacje DNA a ekspresja genomu Wyciszanie genomu przez metylację DNA 285 Metylotransferazy DNA a represja aktywności genomu 286 Metylacja wiąże się z piętnowaniem genomowym i inaktywacją chromosomu X 287 Pytania 290 Rozdział 11 Budowanie kompleksu inicjującego transkrypcję 11.1 11.1.1 11.1.2 11.1.3 11.2 11.2.1 Spis treści Białka wiążące DNA i ich miejsca wiązania Specyficzne cechy białek wiążących DNA Domena typu helisa–skręt–helisa występuje w białkach prokariotycznych i eukariotycznych Metody badań 11.1 Krystalografia rentgenowska i spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) W białkach eukariotycznych wiążących się z DNA często występują palce cynkowe Inne rodzaje domen specyficznie wiążących DNA Identyfikacja w genomie miejsc wiążących białka Badanie spowolnienia migracji w żelu pozwala zidentyfikować fragmenty DNA wiążące białka Testy ochrony przed modyfikacją precyzyjniej określają położenie miejsc wiążących białko Nukleotydy bezpośrednio oddziałujące z białkiem można zidentyfikować stosując test zakłócania modyfikacji Oddziaływanie między DNA a wiążącymi go białkami Bezpośredni odczyt informacji zawartej w sekwencji nukleotydów Sekwencja nukleotydów pośrednio wpływa na strukturę helisy Oddziaływania między DNA i białkami Oddziaływania między białkami i DNA podczas inicjacji transkrypcji Polimerazy RNA 295 11.3.2 Pytania 12.1 12.1.1 12.1.2 298 301 301 302 12.1.3 303 303 12.1.4 317 320 320 322 323 324 325 327 Rozdział 12 Synteza i dojrzewanie RNA 297 297 297 Regulacja inicjacji transkrypcji u bakterii Regulacja inicjacji transkrypcji u Eukaryota Promotory eukariotyczne zawierają moduły regulacyjne Aktywatory i koaktywatory inicjacji transkrypcji u Eukaryota Mediator pośredniczy w oddziaływaniach między aktywatorem a kompleksem preinicjacyjnym polimerazy RNA II Represory inicjacji transkrypcji u Eukaryota Kontrola aktywności aktywatorów i represorów 17 333 Synteza i dojrzewanie RNA bakteryjnych 334 Synteza transkryptów bakteryjnych 335 Elongacja transkryptu przez bakteryjną polimerazę RNA 335 Zakończenie transkrypcji bakteryjnej 337 Kontrola wyboru między elongacją i terminacją 338 Antyterminacja powoduje ignorowanie sygnałów terminacji 338 Atenuacja powoduje przedwczesną terminację 339 Białka przecinające transkrypt mogą zapobiegać utknięciu cofającej się polimerazy 341 Dojrzewanie bakteryjnych RNA 343 Cięcie RNA uwalnia dojrzałe rRNA i tRNA z cząsteczek prekursorowych 343 Modyfikacje nukleotydów poszerzają właściwości chemiczne tRNA i rRNA 345 Degradacja bakteryjnych RNA 346 Bakteryjne mRNA są degradowane w kierunku 3'→5' 346 304 306 306 306 307 308 308 12.2 12.2.1 Synteza i dojrzewanie eukariotycznych RNA Synteza eukariotycznych mRNA przez polimerazę RNA II Dołączanie czapeczki do transkryptów wytwarzanych przez polimerazę RNA II następuje natychmiast po rozpoczęciu transkrypcji Elongacja eukariotycznych mRNA Terminacja syntezy większości mRNA jest połączona z poliadenylacją Regulacja syntezy mRNA u eukariotów 347 348 348 350 351 353 18 Spis treści 11.2.2 11.2.3 11.3 11.3.1 Sekwencje rozpoznawane w procesie inicjacji transkrypcji Bakteryjna polimeraza RNA wiąże się z sekwencjami promotora Promotory eukariotyczne są bardziej złożone Budowanie kompleksu inicjującego transkrypcję Inicjacja transkrypcji u E. coli Inicjacja transkrypcji przez polimerazę RNA II Inicjacja transkrypcji przez polimerazy RNA I i III Spis treści 309 309 310 312 312 313 315 Regulacja inicjacji transkrypcji 315 Strategie kontrolowania inicjacji transkrypcji u bakterii 316 Struktura promotora określa podstawowy poziom inicjacji transkrypcji 316 12.2.2 Wycinanie intronów z jądrowego pre-mRNA Konserwatywne motywy sekwencji wskazują na istotne miejsca w intronach GU–AG Ogólny schemat szlaku wycinania intronów GU–AG snRNA i związane z nimi białka są centralnymi składnikami aparatu do wycinania intronów Alternatywne składanie RNA jest powszechne u wielu eukariotów Składanie RNA w układzie trans łączy eksony z różnych jednostek transkrypcyjnych Introny AU–AC są podobne do intronów GU–AG, ale wymagają odmiennego aparatu wycinania 18 354 355 356 357 359 362 363 19 Spis treści 12.2.3 12.2.4 12.2.5 12.2.6 12.2.7 Synteza funkcjonalnych RNA u eukariotów Wycinanie intronów z eukariotycznych pre-rRNA i pre-tRNA Introny w eukariotycznych pre-rRNA są autokatalityczne Usuwanie intronów z eukariotycznych pre-tRNA Inne rodzaje intronów Modyfikacje chemiczne eukariotycznych RNA Małe jąderkowe RNA działają jako sekwencje naprowadzające przy modyfikacji eukariotycznych rRNA Redagowanie RNA Degradacja eukariotycznych RNA Organizmy eukariotyczne mają różne mechanizmy degradacji RNA Wyciszanie RNA zidentyfikowano po raz pierwszy jako sposób niszczenia inwazyjnego wirusowego RNA MikroRNA regulują ekspresję genomu powodując degradację konkretnych docelowych mRNA Transport RNA w obrębie komórki eukariotycznej Pytania 13.1.2 13.2 13.2.1 363 364 364 367 367 368 371 373 374 375 377 Rozdział 13 Synteza i obróbka proteomu 13.1 13.1.1 Spis treści 385 Rola tRNA w syntezie białek 386 Aminoacylacja: przyłączanie aminokwasu do tRNA 386 Wszystkie tRNA mają podobną strukturę 386 Syntetazy aminoacylo-tRNA przyłączają aminokwasy do cząsteczek tRNA 388 Oddziaływania kodon–antykodon: przyłączenie tRNA do mRNA 390 Rola rybosomu w procesie syntezy białek Struktura rybosomu Metodę ultrawirowania wykorzystano w celu poznania wielkości rybosomów oraz ich 392 393 13.2.2 19 składników 393 Szczegółowe badania struktury rybosomu 394 Inicjacja translacji 395 W procesie inicjacji translacji u bakterii niezbędne 20 Spis treści Spis treści 13.3.3 13.3.4 W komórce białka opiekuńcze pomagają innym białkom w procesie fałdowania Cięcie proteolityczne białka Usunięcie końców polipeptydu Proteolityczna obróbka poliprotein Chemiczna modyfikacja białka Inteiny 409 410 410 411 412 413 13.4 Degradacja białek 414 13.3.2 Pytania 417 369 369 371 Krótkotrwałe zmiany w aktywności genomu 425 Przekazywanie sygnału poprzez wniknięcie do komórki związku sygnalizującego 427 Laktoferyna jest zewnątrzkomórkowym związkiem sygnalizującym, który działa jako aktywator transkrypcji 428 Niektóre związki sygnalizujące wnikające jest wewnętrzne miejsce wiązania rybosomu 396 W procesie inicjacji translacji u Eukaryota pośredniczy czapeczka i ogon poli(A) 398 W przypadku niektórych eukariotycznych mRNA nie następuje skanowanie w czasie inicjacji translacji 399 Regulacja inicjacji translacji 399 13.2.3 Elongacja translacji 400 Elongacja u bakterii i eukariotów 400 Peptydylotransferaza jest rybozymem 402 Zmiana fazy odczytu i inne nietypowe zdarzenia w czasie elongacji 403 13.2.4 Terminacja translacji 405 13.2.5 Translacja u archeonów 405 14.1 14.1.1 20 do komórki bezpośrednio wpływają na aktywność obecnych w niej białek regulacyjnych 428 Niektóre związki sygnalizujące wnikające do komórki wpływają na aktywność genomu w sposób pośredni 429 14.1.2 Przekazywanie sygnałów za pośrednictwem powierzchniowych receptorów komórkowych 432 Przekazywanie sygnałów z jednym etapem między receptorem i genomem 433 Przekazywanie sygnałów z wieloma etapami między receptorem i genomem 434 sygnałuaktywności przez przekaźniki RozdziałPrzekazywanie 14 Regulacja 435 genomudrugorzędowe 423 Ustalenie przebiegu drogi przekazywania sygnału 436 14.2 14.2.1 14.2.2 14.2.3 14.3 14.3.1 14.3.2 14.3.3 Stałe i długotrwałe zmiany w aktywności genomu Rearanżacje genomu Typy płciowe drożdży zależą od konwersji genu Rearanżacje genomu są odpowiedzialne za różnorodność immunoglobulin i receptorów komórek T Zmiany w strukturze chromatyny Regulacja genomu poprzez sprzężenie zwrotne 437 438 438 Regulacja aktywności genomu w czasie rozwoju Cykl lizogeniczny bakteriofaga λ Bakteriofag λ musi dokonać wyboru między lizą a lizogenią Sporulacja u Bacillus Sporulacja wymaga skoordynowania procesów zachodzących w dwóch różnych typach komórek Specjalne podjednostki σ kontrolują aktywność genomu w czasie sporulacji Rozwój otworu płciowego u Caenorhabditis elegans C. elegans stanowi model dla rozwoju wielokomórkowego eukariota 443 444 439 441 443 444 446 446 446 449 449 21 Spis treści 13.3 13.3.1 Potranslacyjna obróbka białek Fałdowanie białka Nie wszystkie białka fałdują się spontanicznie w probówce Spis treści 406 407 407 14.3.4 21 Określenie losu komórek w czasie rozwoju otworu płciowego C. elegans 449 Rozwój u Drosophila melanogaster 451 Geny matczyne wytwarzają gradienty białkowe w zarodku Drosophila 452 22 Spis treści Kaskada ekspresji genów przekształca dane o położeniu we wzór segmentacji Tożsamość segmentów jest określana przez geny homeotyczne Geny homeotyczne kierują rozwojem wyższych eukariotów Geny homeotyczne leżą również u podstaw rozwoju kwiatów Pytania Spis treści 15.3.2 453 454 Pytania Rozdział 16 Mutacje i naprawa DNA 456 16.1 16.1.1 Część 4 W jaki sposób genomy ulegają 465 replikacji i ewolucji 15.1 15.1.1 15.1.2 15.1.3 15.2 15.2.1 Problem topologiczny Doświadczalne potwierdzenie replikacji DNA według modelu Watsona–Cricka Doświadczenie Meselsona–Stahla Odkrycie topoizomeraz DNA pozwoliło na rozwiązanie problemu topologicznego Wariacje na temat replikacji semikonserwatywnej Proces replikacji DNA Inicjacja replikacji genomu Inicjacja replikacji DNA w komórkach E. coli Obszary inicjacji replikacji DNA w komórkach drożdży są równie dobrze poznane Identyfikacja miejsc inicjacji replikacji DNA w komórkach wyższych eukariotów okazała się znacznie trudniejsza 467 16.1.2 468 469 470 16.1.3 472 474 475 476 476 477 16.2 16.2.1 16.2.2 478 16.2.3 16.2.4 16.2.5 498 498 499 502 455 459 Rozdział 15 Replikacja genomu Kontrola wewnątrz fazy S Wczesne i późne miejsca inicjacji replikacji Punkty kontrolne wewnątrz fazy S 22 507 Mutacje 508 Przyczyny mutacji 508 Metody badań 16.1 Wykrywanie mutacji 510 Błędy w replikacji są źródłem mutacji punktowych 511 Błędy w replikacji mogą też doprowadzić do mutacji typu insercji i delecji 512 Mutacje są również wywoływane przez mutageny chemiczne i fizyczne 514 Skutki mutacji 517 Efekty mutacji na poziomie genomu 518 Wpływ mutacji na organizmy wielokomórkowe 520 Wpływ mutacji na mikroorganizmy 521 Hipermutacje i hipotetyczne mutacje programowane 523 Hipermutacje są rezultatem nieprawidłowego działania systemu naprawy DNA 523 Mutacje programowane pozornie wspierają teorię ewolucji Lamarcka 524 Naprawa DNA Systemy naprawy bezpośredniej wypełniają pęknięcia i korygują niektóre rodzaje modyfikacji nukleotydów Naprawa przez wycinanie Wycinanie zasad naprawia wiele rodzajów uszkodzonych nukleotydów Naprawa przez wycinanie nukleotydów koryguje bardziej rozległe uszkodzenia Naprawa błędnie sparowanych nukleotydów: poprawianie błędów replikacji Naprawa pęknięć DNA Pomijanie uszkodzeń DNA podczas replikacji genomu Odpowiedź SOS jest awaryjną reakcją 525 526 527 527 529 531 532 533 Polimerazy DNA komórek bakteryjnych i eukariotycznych 480 Synteza nici nieciągłej i problem z jej inicjacją 482 23 Spis treści Zjawiska zachodzące w obrębie bakteryjnych widełek replikacyjnych 483 Eukariotyczne widełki replikacyjne. Wariacje na tle widełek bakteryjnych 485 Replikacja genomu w komórkach archeonów 488 15.2.3 Terminacja replikacji DNA 489 Terminacja replikacji genomu E. coli zachodzi w ściśle określonym regionie 489 Bardzo niewiele wiadomo o terminacji replikacji w komórkach eukariotów 490 15.2.4 Utrzymywanie stałej długości końców linearnej cząsteczki DNA 491 Telomerowy DNA jest syntetyzowany przez specyficzny enzym telomerazę 491 Na długość telomerów wywiera wpływ starzenie się komórek oraz występowanie raka 493 Telomery komórek Drosophila 495 15.3 15.3.1 Regulacja replikacji genomu eukariotycznego Koordynacja procesu replikacji genomu i podziału komórkowego Utworzenie kompleksu prereplikacyjnego umożliwia rozpoczęcie replikacji genomu Regulacja składania kompleksu pre-RC Spis treści 16.2.6 537 Rozdział 17 Rekombinacja Rekombinacja homologiczna Modele rekombinacji homologicznej Modele rekombinacji homologicznej Hollidaya 543 545 545 17.1.3 Model pęknięć dwuniciowych w rekombinacji homologicznej Biochemiczny mechanizm rekombinacji homologicznej Szlak RecBCD u Escherichia coli Inne szlaki rekombinacji homologicznej u E. coli Szlaki rekombinacji homologicznej u eukariotów Rekombinacja homologiczna i naprawa DNA 548 548 549 550 551 17.2 Rekombinacja umiejscowiona 552 17.1.2 495 495 496 497 na uszkodzenia genomu 533 Defekty w naprawie DNA stanowią podłoże chorób człowieka, w tym nowotworów 534 Pytania 17.1 17.1.1 23 547 24 Spis treści 17.2.1 17.2.2 17.3 17.3.1 17.3.2 17.3.3 Integracja DNA λ do genomu E. coli Rekombinacja umiejscowiona jest pomocnym narzędziem w inżynierii genetycznej 552 Transpozycja Transpozycja replikatywna i konserwatywna transpozonów DNA Transpozycja retroelementów W jaki sposób komórki minimalizują szkodliwe skutki transpozycji? 554 Pytania 18.2 18.2.1 553 554 555 558 560 Rozdział 18 Drogi ewolucji genomów 18.1 18.1.1 Spis treści Genomy: pierwszych dziesięć miliardów lat Pochodzenie genomów Pierwsze systemy biochemiczne opierały się na RNA Pierwsze genomy zbudowane z DNA W jakim stopniu życie jest niepowtarzalne? 565 566 567 567 568 569 18.2.2 Powstawanie nowych genów 570 Powstawanie nowych genów przez duplikacje 572 Sekwencje genomów kryją wiele śladów dawnych duplikacji genów 573 Duplikacja genu może zajść na skutek wielu różnych procesów 575 Możliwa jest też duplikacja całego genomu 576 Analiza współczesnych genomów dostarcza dowodów na duplikacje genomu w przeszłości 578 W różnych genomach, w tym w genomie człowieka, można odnaleźć też ślady mniejszych duplikacji 579 W ewolucji genomu następują również rearanżacje istniejących genów 580 Nabywanie genów od innych gatunków 583 18.3 18.3.1 DNA niekodujący i ewolucja genomu Transpozony i ewolucja genomów 584 584 18.3.2 Pochodzenie intronów „Introny wcześnie” i „introny późno”: dwie konkurencyjne hipotezy Aktualne dowody nie obalają żadnej z hipotez 24 585 585 586 25 Spis treści Przyrównanie sekwencji jest zasadniczym wstępnym etapem budowania drzewa Przekształcanie danych z przyrównania sekwencji w drzewo filogenetyczne Metody badań 19.1 Analiza filogenetyczna Określanie dokładności skonstruowanego drzewa Zegar molekularny pozwala oszacować czas, jaki upłynął od rozdzielenia się sekwencji Niektóre zbiory danych sekwencji DNA wymagają zastosowania innych metod 19.3 19.3.1 Zastosowania filogenetyki molekularnej Przykłady użycia drzew filogenetycznych Filogenetyka wykorzystująca analizę sekwencji DNA wyjaśniła związki ewolucyjne między człowiekiem a innymi naczelnymi Pochodzenie AIDS 18.4 Spis treści 19.3.2 604 605 606 607 608 609 611 611 611 612 Genom człowieka: ostatnich pięć milionów lat Pytania 591 Rozdział 19 Filogenetyka molekularna 19.1 19.1.1 19.2 19.2.1 19.2.2 587 Od klasyfikacji do filogenetyki molekularnej Początki filogenetyki molekularnej Fenetyka i kladystyka wymagają dużych zbiorów Badanie cech molekularnych pozwala na uzyskanie dużych zbiorów danych Rekonstrukcja drzew filogenetycznych na podstawie sekwencji DNA Główne cechy drzew filogenetycznych zbudowanych na podstawie DNA Drzewa genów nie są tożsame z drzewami gatunków Konstruowanie drzew 597 598 598 598 599 601 601 602 603 Filogenetyka molekularna w badaniu prehistorii człowieka Badanie genów w populacjach Pochodzenie współczesnych ludzi – Pożegnanie z Afryką? Neandertalczycy nie byli przodkami współczesnych Europejczyków Szlaki niedawnych migracji do Europy również są kontrowersyjne Prehistoryczne migracje ludzkie do Nowego Świata 25 613 613 614 615 617 619 Pytania 623 Dodatek. Odpowiedzi na pytania Słowniczek Indeks 629 655 685 26 Spis treści Spis treści 26
