Глик Молекулярная биотехнология. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Пер с англ. М. Мир, 2002. 589 с
 Скачать 9.74 Mb.
|
ЭЛЕКТРОННОЕ ОГЛАВЛЕНИЕГлик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Пер. с англ. – М.: Мир, 2002. — 589 с. 1 Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Пер. с англ. – М.: Мир, 2002. — 589 с. 2 От редактора перевода 5 Предисловие 7 Предисловие к первому изданию 9 Благодарности 10 Часть I. Основы молекулярной биотехнологии 13 ГЛАВА 1. Молекулярно-биотехнологическая революция 15 Технология рекомбинантных ДНК 15 Возникновение молекулярной биотехнологии 16 Коммерциализация молекулярной биотехнологии 19 Надежды и опасения 20 Создание функциональных бактериальных плазмид in vitro 21 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22 ЛИТЕРАТУРА 23 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 23 ГЛАВА 2. Биологические системы, использующиеся в молекулярной биотехнологии 24 Прокариоты и эукариоты 24 Escherichia coli 24 Появление новых генотипов в смешанной культуре биохимических мутантов бактерий 26 Saccharomyces cerevisiae 27 Культуры эукариотических клеток 27 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28 ЛИТЕРАТУРА 28 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 28 ГЛАВА 3. ДНК, РНК и синтез белка 29 Структура ДНК 29 Репликация 32 Расшифровка генетической информации: РНК и белок 33 Трансляция 38 Регуляция транскрипции у бактерий 41 Структура дезоксирибонуклеиновой кислоты 45 Регуляция транскрипции у эукариот 45 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47 ЛИТЕРАТУРА 49 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 49 ГЛАВА 4. Технология рекомбинантных ДНК 50 Рестрицирующие эндонуклеазы 50 ДОПОЛНЕНИЕ 4.1 54 Гель-электрофорез 54 Плазмидные векторы 56 Плазмидный вектор pBR322 58 Трансформация и отбор 58 Другие плазмидные векторы 60 При расщеплении ДНК рестриктазой RT образуются фрагменты с липкими концами 61 Скрининг с помощью гибридизации 64 ДОПОЛНЕНИЕ 4.2 65 Радиоавтография 65 Иммунологический скрининг 67 Скрининг по активности белка 69 Клонирование структурных генов эукариот 70 Векторы для клонирования крупных фрагментов ДНК 71 Векторы на основе бактериофага λ 71 Космиды 74 Векторные системы для клонирования очень крупных фрагментов ДНК 76 Генетическая трансформация прокариот 76 Перенос ДНК в E. coli 76 Электропорация 76 Конъюгация 77 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78 ЛИТЕРАТУРА 78 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 79 ГЛАВА 5 Химический синтез, определение нуклеотидной последовательности и амплификация ДНК 80 Химический синтез ДНК 80 Фосфорамидитный метод 80 Применение синтезированных олигонуклеотидов 85 Синтез генов 86 Методы секвенирования ДНК 88 Секвенирование ДНК с помощью терминирующих дидезоксинуклеотидов 89 Специфическая ферментативная амплификация ДНК in vitro: полимеразная цепная реакция 89 Дидезоксинуклеотидный метод секвенирования ДНК 89 Секвенирование ДНК с помощью вектора на основе фага M13 91 Праймер-опосредованная прогулка («Блуждающая затравка») 93 Полимеразная цепная реакция 94 Получение с помощью ПЦР кДНК, отвечающих концам молекул мРНК 98 Синтез генов с помощью ПЦР 102 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 102 ЛИТЕРАТУРА 103 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 104 ГЛАВА 6. Оптимизация экспрессии генов, клонированных в прокариотических системах 105 Экспрессия генов при участии сильных регулируемых промоторов 105 Регулируемые промоторы 107 Получение больших количеств белковых продуктов 108 Крупномасштабные системы 109 Использование для экспрессии других микроорганизмов 111 Химерные белки 112 Расщепление химерных белков 112 Применение химерных белков 113 Включение белков в поверхностные структуры 115 Однонаправленное тандемное расположение генов 117 Трансляционные экспрессирующие векторы 118 tac- Промотор: функциональный гибрид, полученный из trp- и lac- промоторов 120 Стабилизация белков 121 Рост в условиях недостатка кислорода 122 Применение хозяйских штаммов с дефицитом протеиназ 122 Бактериальный «гемоглобин» 122 Интеграция чужеродной ДНК в хромосому хозяина 123 Повышение эффективности секреции 126 Метаболическая перегрузка 127 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 130 ЛИТЕРАТУРА 131 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 133 ГЛАВА 7 Получение рекомбинантных белков с помощью эукариотических систем 135 Системы экспрессии Saccharomyces cerevisiae 136 Векторы для S. cerevisiae 137 Прямая экспрессия в S. cerevisiae 137 Секреция гетерологичных белков, синтезируемых S. cerevisiae 139 Другие дрожжевые системы экспрессии 140 Синтез поверхностного антигена вируса гепатита В 141 Синтез бычьего лизоцима С2 142 Системы экспрессии с использованием культур клеток насекомых 143 Система экспрессирующих векторов на основе бакуловирусов 144 Получение рекомбинантных бакуловирусов 145 Синтез ß-глобина кролика в культуре почечных клеток обезьяны, инфицированных рекомбинантным SV40 146 Создание челночного вектора на основе бакуловирусов для E. coli и клеток насекомых 146 Выделение рекомбинантного белка из клеток насекомых с помощью аффинного связывания 149 Экспрессирующие векторы для работы с клетками млекопитающих 149 Селективные маркерные гены 150 Экспрессия двух клонированных генов в одной клетке млекопитающих 151 ЛИТЕРАТУРА 155 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 156 ГЛАВА 8 Направленный мутагенез и генная инженерия белков 158 Направленный мутагенез: методика 159 Олигонуклеотид-направленный мутагенез с использованием ДНК фага M13 159 Олигонуклеотид-направлепный мутагенез с использованием плазмидной ДНК 161 Олигонуклеотид-направленный мутагенез с использованием ПЦР-амплификации 163 Случайный мутагенез с использованием «вырожденных» олигонукмотидных праймеров 163 Олигонуклеотид-направленный мутагенез с использованием векторов на основе фага M 13: эффективный универсальный метод внесения точковых мутаций в любой фрагмент ДНК 165 Случайный мутагенез с использованием аналогов нуклеотидов 166 Генная инженерия белков 168 Образование дополнительных дисульфидных связей 168 Замена аспарагина на другие аминокислоты 170 Уменьшение числа свободных сульфгидрильных групп 170 Повышение ферментативной активности 171 Изменение потребности ферментов в металлических кофакторах 172 Изменение специфичности фермента 173 Повышение стабильности и специфичности фермента 174 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 175 ЛИТЕРАТУРА 175 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 176 ЧАСТЬ II. Mолекулярная биотехнология микробиологических систем 179 ГЛАВА 9. Молекулярная диагностика 181 Методы иммунодиагностики 182 Ферментный иммуиосорбентный анализ 182 Моноклональные антитела 184 Образование и отбор гибридных клеток 185 Идентификация гибридных клеточных линий, секретирующих специфические антитела 185 Системы ДНК-диагностики 187 Гибридизационные зонды 188 Диагностика малярии 188 Выявление аллелей ß-глобиноиого гена методом гибридизации с синтетическими олигонуклеотидами 189 Выявление Trypanosoma cruzi 189 Нерадиоактивные методы детекции 190 Геномная дактилоскопия 192 Использование полиморфных ДНК-маркеров 194 Молекулярная диагностика генетических заболеваний 195 Серповидноклеточная анемия 195 Метод ПЦР/ЛОЗ 196 Генотипирование с использованием флуоресцентно меченных ПЦР-праймеров 198 Мутации в разных сайтах одного гена 199 Перспективы 201 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 201 ЛИТЕРАТУРА 202 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 203 ГЛАВА 10. Микробиологическое производство лекарственных средств 204 Лекарственные препараты 204 Выделение кДНК интерферонов 204 Интерфероны человека, полученные методом генной инженерии 207 Гормон роста человека, полученный методом генной инженерии 208 Оптимизация генной экспрессии 208 Ферменты 209 ДНКаза I 209 Альгинат-лиаза 209 Моноклональные антитела как лекарственные средства 210 Структура и функции антител 211 Профилактика отторжения трансплантированных органов 212 Лекарственные вещества, связанные с моноклональными антителами 212 Моноклональные антитела человека 214 Полипептид, обладающий действием лейкоцитарного интерферона человека, синтезируется в Е. coli. 215 Гибридные моноклональные антитела человека и мыши 215 Производство антител с помощью Е. соli 218 Лекарственные средства против ВИЧ 222 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 224 ЛИТЕРАТУРА 224 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 226 ГЛАВА 11. Вакцины 227 Субъединичные вакцины 228 Противогерпетические вакцины 230 Противоящурные вакцины 230 Противотуберкулезные вакцины 231 Пептидные вакцины 231 Генная иммунизация 233 Аттенуированные вакцины 234 Иммунизация с помощью пептида, синтезированного исходя из данных о нуклеотидной последовательности РНК вируса ящура 235 Противохолерные вакцины 235 Противосальмонеллезные вакцины 236 Противолейшманиозные вакцины 237 «Векторные» вакцины 238 Противовирусные вакцины 238 Противобактериальные вакцины 242 Бактерии кок системы доставки антигенов 242 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 243 ЛИТЕРАТУРА 244 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 246 ГЛАВА 12 Использование рекомбинантных микроорганизмов для получения коммерческих продуктов 247 Эндонуклеазы рестрикции 247 Малые биологические молекулы 250 Синтез L-аскорбиновой кислоты 250 Синтез индиго 252 Синтез аминокислот 255 Антибиотики 257 Клонирование генов биосинтеза антибиотиков 259 Синтез новых антибиотиков 259 Разработка новых методов получения поликетидных антибиотиков 260 Усовершенствование производства антибиотиков 263 Получение 2-кето-L-гулоната промежуточного продукта синтеза L- аскорбиновой кислоты — с помощью рекомбинантной бактерии Erwinia herbicola 265 Биополимеры 266 Создание рекомбинантной бактерии Xanthomonas campestris с целью получения ксантановой слизи 266 Выделение генов биосинтеза меланина 267 Микробиологический синтез животного биополимера с адгезивными свойствами 268 Микробиологический синтез каучука 270 Микробиологический синтез полигидроксиалканоатов 270 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 272 ЛИТЕРАТУРА 272 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 274 ГЛАВА 13. Биодеградация токсичных соединений и утилизация биомассы 275 Деградация ксенобиотиков с помощью микроорганизмов 275 Метаболические пути биодеградации ксенобиотиков, созданные методами генной инженерии 276 Перенос плазмид 276 Изменение генов 281 Утилизация крахмала и сахаров 286 Промышленное производство фруктозы и этанола 287 Получение мультиплазмидных микроорганизмов, способных утилизировать несколько соединений 289 Повышение эффективности производства фруктозы и этанола 289 Zymomonas mobilis 292 Получение силоса 294 Утилизация целлюлозы 294 Компоненты лигноцеллюлозы 294 Выделение прокариотических целлюлозных генов 296 Выделение эукариотических целлюлазных генов 298 Манипуляции с целлюлозными генами 300 Белок одноклеточных организмов 301 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 302 ЛИТЕРАТУРА 303 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 305 ГЛАВА 14. Бактерии, стимулирующие рост растений 306 Фиксация азота 306 Нитрогеназа 308 Компоненты 308 Генная инженерия кластера генов нитрогеназы 310 Гидрогеназа 313 Метаболизм водорода 313 Модификация генов гидрогеназ 314 Образование клубеньков 316 Конкуренция среди организмов, образующих клубеньки 316 Манипуляции с генами образования клубеньков 316 Идентификация генов образования клубеньков Rhizobium meliloti путем прямой комплементации Nod–- мутантов 319 Биоконтроль патогенных микроорганизмов 320 Сидерофоры 321 Антибиотики 322 Ферменты 323 Образование кристаллов льда и антифризные белки 325 Стимуляция роста растений свободноживущими бактериями 326 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 327 ЛИТЕРАТУРА 328 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 330 ГЛАВА 15. Микробные инсектициды 331 Токсин, синтезируемый Bacillus thuringiensis 332 Механизм действия и использование 332 Идентификация генов токсинов 335 Генная инженерия генов токсинов В. thuringiensis 336 Клонирование и экспрессия гена, кодирующего токсин Bacillus thuringiensis, в Escherichia coli 338 Бакуловирусы как инструмент биоконтроля 342 Механизм действия 342 Усиление биоконтроля с помощью генной инженерии 343 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 344 ЛИТЕРАТУРА 345 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 347 ГЛАВА 16. Промышленный синтез белков при участии рекомбинантных микроорганизмов 349 Рост микроорганизмов 350 Периодическая культура 351 Периодическая культура с добавлением субстрата 352 Непрерывная культура 353 Повышение эффективности ферментации 354 Экспрессия гена гемоглобина стимулирует синтез белка в Е. соli в условиях недостатка кислорода 355 Культуры с высокой плотностью 356 Биореакторы 357 Типичные крупномасштабные системы ферментации 359 Двухступенчатая ферментация в тандемных эрлифтных биореакторах 360 Двухступенчатая ферментация в одном реакторе с механическим перемешиванием 362 Периодическая ферментация и периодическая ферментация с добавлением субстрата 363 Сбор клеток 363 Разрушение клеток 365 Дальнейшая обработка 366 Солюбилизация белков 367 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 367 ЛИТЕРАТУРА 368 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 369 ЧАСТЬ III. Эукариотические системы 371 ГЛАВА 17. Генная инженерия растений: методология 373 Трансформация растений Ti-плазмидой из Agrobacterium tumefaciens 373 Грамотрицательная почвенная бактерия 373 Векторные системы на основе Τi-плазмид 377 Физические методы переноса генов в растительные клетки 379 Бомбардировка микрочастицами 380 Применение репортерных генов при трансформации клеток растений 381 Эксперименты по экспрессии чужеродных генов в растениях 382 Регенерация жизнеспособных фертильных растений, синтезирующих октопинсинтазу, из корончатого галла табака после делеции генов, контролирующих образование опухоли 383 Выделение различных промоторов и их использование 383 Введение чужеродных генов в хлоропластную ДНК 384 Получение трансгенных растений, не содержащих маркерных генов 386 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 386 ЛИТЕРАТУРА 387 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 388 ГЛАВА 18. Генная инженерия растений: применение 389 Выведение растений, устойчивых к насекомым-вредителям, вирусам и гербицидам 389 Растения, устойчивые к насекомым-вредителям 389 Растения, устойчивые к вирусам 395 Растения, устойчивые к гербицидам 400 Растения, устойчивые к грибам и бактериям 401 Светоиндуцируемая экспрессия химерного гена, введенного в Nicotiana tabacum с помощью Ti-плазмидного вектора 403 Получение растений, противостоящих неблагоприятным воздействиям и старению 403 Окислительный стресс 403 Солевой стресс 404 Созревание плодов 405 Изменение окраски цветков 406 Изменение пищевой ценности растений 407 Аминокислоты 408 Липиды 408 Изменение вкуса и внешнего вида плодов 410 Изменение внешнего вида 410 Изменение вкуса 411 Растения как биореакторы 412 Антитела 412 Полимеры 412 Чужеродные белки, аккумулирующиеся в семенах 413 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 413 ЛИТЕРАТУРА 413 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 416 |