| От редактора перевода | 5 |
| Предисловие | 7 |
| Предисловие к первому изданию | 9 |
| |
| 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 |
| Заключение | 22 |
| Литература | 23 |
| Контрольные вопросы | 23 |
| |
Глава 2. Биологические системы, использующиеся
в молекулярной биотехнологии | 24 |
| Прокариоты и эукариоты | 24 |
| Escherichia coli | 24 |
| 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 |
| Регуляция транскрипции у эукариот | 45 |
| Заключение | 47 |
| Литература | 49 |
| Контрольные вопросы | 49 |
| |
| Глава 4. Технология рекомбинантных ДНК | 50 |
| Рестрицирующие эндонуклеазы | 50 |
| Плазмидные векторы | 56 |
 Плазмидный вектор pBR322 | 58 |
| Трансформация и отбор | 58 |
| Другие плазмидные векторы | 60 |
| Создание и скрининг библиотек | 62 |
| Создание геномной библиотеки | 62 |
| Скрининг с помощью гибридизации | 64 |
| Иммунологический скрининг | 67 |
| Скрининг по активности белка | 69 |
| Клонирование структурных генов эукариот | 70 |
| Векторы для клонирования крупных фрагментов ДНК | 71 |
| Векторы на основе бактериофага X | 71 |
| Космиды | 74 |
| Векторные системы для клонирования очень крупных |
| фрагментов ДНК | 76 |
| Генетическая трансформация прокариот | 76 |
| Перенос ДНК в Е. coli | 76 |
| Электропорация | 76 |
| Конъюгация | 77 |
| Заключение | 77 |
| 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 олиго нуклеотидов | 85 |
| Синтез генов | 86 |
| Методы секвенирования ДНК | 88 |
| Дидезоксинуклеотидный метод секвенирования ДНК | 89 |
| Секвенирование ДНК с помощью вектора |
| на основе фага М13 | 91 |
| Праймер-опосредованная прогулка | 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 |
| 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 |
Создание челночного вектора на основе бакуловирусов
для Е. 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 |
| Заключение | 154 |
| Литература | 155 |
| Контрольные вопросы | 156 |
| |
| Глава 8. Направленный мутагенез и генная инженерия белков | 158 |
| Направленный мутагенез: методика | 158 |
| Олигонуклеотид-направленный мутагенез с использованием ДНК |
| фага М13 | 159 |
| Олигонуклеотид-направленный мутагенез с использованием |
| плазмидной ДНК | 161 |
| Олигонуклеотид-направленный мутагенез с использованием |
| ПЦР-амплификации | 163 |
| Случайный мутагенез с использованием «вырожденных» |
| олигонуклеотидных праймеров | 163 |
| 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 |
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ | 179 |
| |
| Глава 9. Молекулярная диагностика | 181 |
| Методы иммунодиагностики | 182 |
| Ферментный иммуносорбентный 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 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 |
| ДНКаза1 | 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 |
| Гибридные моноклональные антитела человека и |
| мыши | 215 |
| Производство антител с помощью Е. coli | 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 |
| Противотуберкулёзные вакцины | 231 |
| Пептидные вакцины | 231 |
| Генная иммунизация | 233 |
| Аттенуированные вакцины | 234 |
| Противохолерные вакцины | 235 |
| Противосальмонеллёзные вакцины | 236 |
| Противолейшманиозные вакцины | 237 |
| «Векторные» вакцины | 238 |
| Противовирусные вакцины | 238 |
| Противобактериальные вакцины | 242 |
| Бактерии как 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 |
| 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 |
| Повышение эффективности производства фруктозы |
| и этанола | 289 |
| Zymomonas mobilis | 292 |
| Получение силоса | 294 |
| Утилизация целлюлозы | 294 |
| Компоненты лигноцеллюлозы | 294 |
| Выделение прокариотических целлюлазных генов | 296 |
| Выделение эукариотических целлюлазных генов | 298 |
| Манипуляции с целлюлазными 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 |
| 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 |
| 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 |
| Культуры с высокой плотностью | 356 |
| Биореакторы | 357 |
| Типичные курпномасштабные 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 |
| Векторные системы на основе Ti-плазмид | 377 |
| Физические методы переноса генов в растительные клетки | 379 |
| Бомбардировка микрочастицами | 380 |
Применение репортёрных генов при трансформации клеток
растений | 381 |
| Эксперименты по экспрессии чужеродных генов в растениях | 382 |
| 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 |
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 |
| |
| Глава 19. Трансгенные животные | 418 |
| Трансгенные мыши: методология | 419 |
| Использование ретровирусных векторов | 419 |
| Метод микроинъекций ДНК | 420 |
| Использование модифицированных эмбриональных |
| стволовых клеток | 422 |
| Клонирование с помощью переноса ядра | 426 |
| Перенос генов с помощью искусственных дрожжевых |
| хромосом | 428 |
| Трансгенные мыши: применение | 430 |
| Трансгенный крупный рогатый скот | 433 |
| Трансгенные овцы, козы и свиньи | 435 |
| Трансгенные птицы | 436 |
| Трансгенные рыбы | 438 |
| Заключение | 439 |
| Литература | 439 |
| Контрольные вопросы | 441 |
| |
| Глава 20. Молекулярная генетика человека | 442 |
| Генетическое сцепление и картирование генов | 444 |
| Обнаружение и оценка генетического сцепление у человека | 446 |
| Анализ сцепления методом максимального правдоподобия: |
| логарифм соотношения шансов (лод-балл) | 447 |
| Построение генетических карт хромосом человека | 450 |
| Генетический полиморфизм | 450 |
| Полиморфизм длины рестрикционных фрагментов | 451 |
| Полиморфизм коротких тандемных повторов | 454 |
Картирование локуса генетического заболевания в
определённом районе хромосомы | 456 |
| Построение мультилокусных хромосомных карт человека | 459 |
| Локализация гена заболевания на карте сцепления | 460 |
| Картирование с использованием радиационных гибридов | 460 |
| Физическое картирование генома человека | 462 |
| Построение контигов из YAC-, ВАС- и РАС-библиотек | 462 |
| Построение контигов из космидных, Р1- и λ-библиотек | 463 |
| Транскрипционное картирование | 465 |
| Клонирование генов заболеваний человека | 467 |
| Выявление мутаций в генах человека | 467 |
| Функциональное картирование | 468 |
| Кандидатное картирование | 469 |
| Позиционное картирование | 469 |
| Позиционно-кандидатное картирование | 476 |
| Программа «Геном человека» | 477 |
| Заключение | 479 |
| Литература | 481 |
| Контрольные вопросы | 482 |
| |
| |
| Глава 21. Генная терапия | 483 |
| Генная терапия ex vivo | 487 |
| Генная терапия in vivo | 493 |
| Вирусные системы доставки генов | 493 |
| Ретровирусные векторы | 493 |
| Аденовирусные векторы | 494 |
| Векторы на основе аденоассоциированных вирусов | 496 |
| Векторы на основе вируса простого герпеса | 496 |
| Невирусные системы доставки генов | 498 |
Активация предшественника лекарственного вещества
(«пролекарства») | 502 |
| Лекарственные средства на основе олигонуклеотидов | 503 |
| Синтез «антисмысловых» мРНК in vivo | 504 |
| «Антисмысловые» олигонуклеотиды как лекарственные |
| средства | 506 |
| Олигонуклеотиды, связывающиеся с белками: |
| антитромбиновый аптамер | 508 |
| Рибозимы как лекарственные средства | 508 |
Коррекция генетических дефектов с помощью
олигонуклеотидов | 509 |
| Заключение | 510 |
| Литература | 511 |
| Контрольные вопросы | 513 |
| |
| ЧАСТЬ IV |
КОНТРОЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ
МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ
И ПАТЕНТОВАНИЕ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ИЗОБРЕТЕНИЙ | 515 |
| |
| Глава 22. Контроль применения биотехнологических методов | 517 |
| Контроль экспериментов с рекомбинантными ДНК | 518 |
Контроль за производством и потреблением пищевых продуктов
и пищевых добавок | 519 |
| Химозин | 520 |
| Триптофан | 520 |
| Бычий соматотропин | 521 |
Контролируемое высвобождение генетически модифицированных
организмов в окружающую среду | 523 |
| Pseudomonas syringae, не образующие кристаллов льда | 523 |
| Открытые полевые испытания других генетически |
| модифицированных организмов | 525 |
| Генная терапия человека | 526 |
| Политика в области генной терапии соматических клеток | 527 |
| Накопление дефектных генов в будущих поколениях | 528 |
| Генная терапия клеток зародышевой линии | 529 |
| Клонирование человека | 529 |
| Заключение | 530 |
| Литература | 531 |
| Контрольные вопросы | 532 |
| |
| Глава 23. Патентование биотехнологических изобретений | 533 |
| Общие вопросы патентования изобретений | 534 |
| Патентование изобретений в разных странах | 536 |
| Патентование ДНК-последовательностей | 537 |
| Патентование многоклеточных организмов | 539 |
| Патентование и фундаментальные исследования | 539 |
| Заключение | 541 |
| Литература | 541 |
| Контрольные вопросы | 542 |
| |
| Словарь терминов | 543 |
| |
| Предметный указатель | 564 |
| |
| Указатель латинских названий | 577 |
