Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kodomo.cmm.msu.ru/FBB/year_08/term3/molbiol/Plan.doc Дата изменения: Fri Jul 17 17:05:18 2009 Дата индексирования: Tue Nov 24 18:48:07 2009 Кодировка: koi8-r

План лекций по Молекулярной Биологии для ФББ 2 курс.

1. Клетки прокариот и эукариот. Разнообразие клеток. Особенности строения
и упаковки ДНК. Органеллы. Процессы, протекающие в клетках.
Биохимические процессы: синтез и распад органических соединений.
Цитологические (клеточные) - поддержание строения клетки, механизмы ее
деления, передвижения, межклеточное сообщение, построение организма
(многоклеточного). Молекулярно-биологические - биосинтез ДНК, РНК и
белков, регуляция этого процесса.
2. Объекты изучения - организмы, которые легко выращивать. Наиболее
известные "модельные" организмы - Escherichia coli, Bacillus subtilis,
Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis elegans, Drosophila
melanogaster, Mus musculus, Rattus norvegicus. Фенотип - проявление
генотипа. Наблюдаемые фенотипы бактерий (и дрожжей)- скорость роста на
различных средах, требования к питательным веществам (ауксотрофность),
устойчивость к антибиотикам, устойчивость к стрессам. Фенотипы высших
эукариот: морфология тела и более сложные.
3. Методы молекулярной и клеточной биологии. Микроскопия видимого света,
флюоресцентная, конфокальная сканирующая. Методы окрашивания:
красители, антитела, конъюгированные с флюоресцентными группами,
рекомбинантные белки, соединенные с флюоресцирующими белками,
гибридизация с флюоресцентным зондом (FISH). Клеточный сортер.
Электронная микроскопия - сканирующая, теневая, электронная
томография, крио электронная микроскопия.
4. Методы выделения и детекции компонентов. Способы разрушения клеток.
Центрифугирование. Ультрацентрифугирование. Хроматография. Гель-
фильтрация, гидрофобная, катионо- и анионообменная, аффинная.
Ультрафильтрация. Обработка ферментами. Фенольная депротеинизация.
Осаждение нуклеиновых кислот, белков. Гель-электрофорез ДНК и РНК:
агарозный и полиакриламидный. Детекция ДНК и РНК: красители,
радиоизотопы, флюоресцентные метки, блоттинг по Саузерну и Нозерн-
блоттинг. Разделение белков электрофорезом в ПААГ. Детекция белков
окрашиванием кумасси, серебром, иммуноблоттинг. Идентификация белков
при помощи масс-спектрометрии MALDI.
5. Методы генной инженерии. Вектор. Плазмидные и интегративные вектора.
Ферменты и реакции, применяемые в генной инженерии. Эндонуклеазы
рестрикции, ДНК-лигаза, полинуклеотид-киназа, щелочная фосфатаза. ДНК-
полимеразы. Обратная транскриптаза. Полимеразная цепная реакция.
Сиквенирование ДНК. Химический синтез ДНК. Транскрипция in vitro. Сайт-
направленный и случайный мутагенез. Рекомбинантные белки. Векторы для
экспрессии.
6. Методы определения структуры макромолекул и их взаимодействия. Прямые
методы: ядерный магнитный резонанс и рентгеноструктурный анализ.
Методы поиска взаимодействующих молекул: аффинная хроматография, ко-
иммунопреципитация, двухгибридная система. Методы поиска
взаимодействующих участков макромолекул: делеционный анализ, мутации
мест связывания, сшивки, химический и ферментативный пробинг,
ограниченный протеолиз, тоупринтинг.
7. ДНК. Химическое строение. Комплементарные пары, типы спиралей.
Строение бактериальной и эукариотической хромосомы. Ядро и его
области. Хроматин. Нуклеосомы, гистоны и их модификации. Эу- и
гетерохроматин. Домены хроматина, участки прикрепления к матриксу.
Центромеры и теломеры. Удлинение теломер. Теломераза. Необычные типы
ядер: микро и макронуклеусы, их превращения.
8. Репликация ДНК прокариот. ДНК-полимеразы. Полимеризующая и
экзонуклеазная активности. Строение ДНК-полимераз. Процессивность,
фактор процессивности (. Репликативная вилка. Лидирующая и отстающая
цепи. Фрагменты Оказаки. Праймаза, хеликазы и их направленность, SSB-
белок. ДНК-лигазы, РНКаза Н, топоизомеразы I и II. Инициация
репликации. Ориджин, DnaA-белок. Регуляция репликации прокариот.
Терминация репликации. Разделение бактериальных хромосом по дочерним
клеткам.
9. Рестрикция и модификация ДНК. ДНК-метилтрансферазы. Ферменты
рестрикции, их типы и функция. Мегануклеазы.
10. Репликация эукариот. Клеточный цикл. Циклины и циклин-зависимые
киназы. Контрольные точки (checkpoint). Множественность ориджинов
эукариот. Сборка комплекса узнавания ориджина (ORC). Инициация
репликации. Координация репликативных процессов. Координация инициации
репликации с различных ориджинов. Особенности и ферментативный аппарат
репликации эукариот. Сборка хроматина на синтезируемой ДНК.
11. Митоз. Фазы митоза. Разборка ядерной оболочки. Профаза. Конденсация
хроматина. Конденсины и когезины. Метафаза. Кинетохоры, центросомы и
организация веретена деления. Регуляция начала анафазы. Телофаза.
12. Стратегии репликации некоторых бактериофагов и вирусов. Репликация
фага лямбда, интеграция в геном. Репликация одноцепочечных фагов -
(X174. Репликация фага Мю. Репликация ретровирусов. РНК-содержащие
вирусы: пикорнавирусы, вирус гриппа.
13. Репарация. Репарация при помощи вырезания основания (BER). ДНК-
гликозидазы. Репарация при помощи удаления нуклеотидов (NER).
Репарация неспаренных нуклеотидов (Mismatch). Система определения
новосинтезированной цепи. SOS-ответ. Репарация двухцепочечных разрывов
с помощью соединения концов.
14. Рекомбинация. Гомологичная рекоминация. Мейоз и мейотическая
рекомбинация. Репарация с помощью рекомбинации. Сайт-специфическая
рекомбинация. VDJ-рекомбинация, создание разнообразия антител.
Интеграция вирусной и фаговой ДНК в геном. Мобильные генетические
элементы. Ретровирусы и ретротранспозоны.
15. Транскрипция у бактерий. РНК-полимераза, особенности строения и
инициации транскрипции. Отличие РНК- и ДНК-полимераз. Промоторы.
Последовательность стадий инициации. Закрытый и открытый комплекс.
Сигма факторы. Регуляция транскрипции с помощью замены сигма-фактора.
Каскад активации/инактивации NtrC. Активаторы и репрессоры
транскрипции. Альфа субъединица РНК полимеразы, ее взаимодействие с UP-
элементами и белками-активаторами. Репрессия и активация транскрипции
с помощью изменения геометрии ДНК - ртутный репрессор. Примеры
регуляции транскрипции - лактозный оперон, nir-оперон. Регуляция
транскрипции с помощью локализации транскрипционного фактора - пример
для прокариот. Реитеративная инициация, регуляция с помощью
DksA/ppGpp.
16. Аттенюация - регуляция транскрипции с помощью изменения вторичной
структуры транскрипта. Механизмы аттенюации, зависящие от скорости
трансляции, скорости транскрипции, связывания белков, РНК и
низкомолекулярных соединений. Рибопереключатели. Терминация и
антитерминация. Регуляция экспрессии генов бактериофагов Т4 и лямбда.
17. Транскрипция у эукариот. РНК-полимеразы и их специализация. Синтез
рРНК и регуляция РНК полимеразы I. Типы генов, транскрибируемых РНК-
полимеразой III. Стадии инициации транскрипции РНК-полимеразой III для
различных типов генов. Регуляция активности РНК-полимеразы III.
18. РНК-полимераза II. Стадии инициации транскрипции РНК-полимеразой II.
Базальные факторы транскрипции, С-концевой домен РНК-полимеразы II и
его фосфорилирование в процессе инициации транскрипции. Белки,
связанные с C-концевым доменом, медиатор и его функции. Элонгация
транскрипции РНК-полимеразой II.
19. Транскрипция и хроматин. Эухроматин и гетерохроматин. Модификации
гистонов: ацетилирование, деацетилирование, метилирование, другие
модификации. Связь модификаций и степени компактизации хроматина.
Ферменты, модифицирующие хроматин. Гистоновый код. Модификация
(метилирование) ДНК, связь метилирования ДНК и транскрипции.
Эпигенетика. Ферменты, компактизирующие и декомпактизирующие хроматин.
Связь модификаций гистонов, ATPаз, изменяющих структуру хроматина и
транскрипционных факторов.
20. Специфические транскрипционные факторы. Репрессоры и активаторы, ко-
репрессоры и ко-активаторы. Типы транскрипционных факторов,
различающихся структурой ДНК-связывающих доменов. ДНК связывающие
домены спираль-поворот-спираль, лейциновые молнии и цинковые пальцы.
Способы регуляции активности транскрипционных факторов - связывание
лиганда, модификация, изменение локализации.
21. Регуляция процессов внутри клетки с помощью внеклеточных сигналов.
Примеры передачи регуляторных сигналов от поверхности клеток в ядро.
Ядерные рецепторы - транскрипционные факторы. Рецепторы, действующие
через гетеротримерные G-белки. Циклический AMP и другие вторичные
посредники передачи сигнала. Рецепторы тирозин - киназы. Белок Ras и
MAP-киназный каскад.
22. Регуляция процессов внутри клетки с помощью внеклеточных сигналов
(продолжение). Рецепторы, ассоциированные с тирозин-киназами. STAT-
белки. Рецепторы серин/треонин киназы, Smad-белки. Рецепторы,
подвергающиеся протеолизу при связывании лиганда (Delta/Notch).
Регуляция дифференцировки с помощью рецептора Toll у дрозофилы. Toll-
подобные рецепторы в иммунной системе.
23. Созревание транскрипта. Стадии созревания пре-мРНК. Кепирование.
Сплайсинг и малые ядерные РНК. Особенности строения мяРНП. Стадии
сплайсинга. Неканонические AT-AC интроны, транс-сплайсинг.
Полиаденилирование. Взаимодействие процессов созревания и транскрипции
пре-мРНК.
24. Созревание пре-тРНК. РНКаза Р. Сплайсинг пре-тРНК. Модификации тРНК.
Созревание рРНК. Малые ядрышковые РНК C/D и H/ACA классов. Созревание
рРНК прокариот - индивидуальная модификация нуклеотидов. Необычные
формы созревания РНК. Рибозимы I и II группы, каталитический механизм
и строение. Формирование 3'-конца мРНК гистонов. Редактирование РНК.
Связь созревания и транспорта РНК.
25. Биосинтез белка. Генетический код. Принцип декодирования. Аминоацил-
тРНК синтетазы. Инициация трансляции у прокариот. Участок связывания
рибосом на мРНК - последовательность Шайн-Дальгарно, инициаторный
кодон и другие особенности. Факторы инициации - IF1, IF2 и IF3. Пути
регуляции инициации трансляции. Регуляция трансляции мРНК рибосомных
белков по механизму отрицательной обратной связи (feedback). Регуляция
трансляции с помощью связывания белков с участком посадки рибосом
(треонил-тРНК синтетаза, S15). Саморегуляция экспрессии гена infC
(кодирует IF3).
26. Биосинтез белка. Цикл элонгации. Связывание аминоацил-тРНК (аа-тРНК) с
А-участком рибосомы. EF-Tu - типичный G-белок. Механизм декодирования.
Антибиотики, влияющие на декодирование - стрептомицин и паромомицин.
Пептидилтрансферазная реакция. Пуромицин. Транслокация. Фактор
транслокации EF-G. Терминация трансляции. Стоп-кодоны. Факторы
терминации. Сходство и различие в узнавании стоп-кодонов и кодонов,
кодирующих аминокислоты. Разборка посттерминационного комплекса.
27. Регуляция элонгации и терминации трансляции. Регуляция трансляции с
помощью пептидов - secM и tnaC. Антибиотики, связывающиеся с пептид-
проводящим туннелем. Индукция экспрессии ErmC. Необычные события в
трансляции. Программируемый сдвиг рамки считывания. Регуляция синтеза
RF2, DnaX, сдвиг рамки считывания у ретровирусов. Рибосомные "прыжки".
Вставка селеноцистеина, транс-трансляция.
28. Инициация трансляции у эукариот. Модель Козак. Трансляция мРНК,
содержащих IRES-элементы (пикорнавирусные мРНК, мРНК гепатита С и
вируса паралича сверчка). Регуляция трансляции у эукариот.
Фософорилирование eIF2a. Регуляция трансляции GCN4. 4E-связывающие
белки. Регуляция трансляции белком Sxl у дрозофилы.
29. Деградация мРНК. Распад мРНК бактерий - РНКаза Е, PNPаза. Распад мРНК
эукариот. Деаденилирование, декепирование. Распад "неудачных" мРНК -
NMD, non-stop and no-go пути. РНК интерференция. Микро РНК, их функции
в развитии нематоды C. elegans.
30. Созревание белков. Шапероны и шаперонины. Цис-транс пролин изомеразы и
дисульфид изомеразы. Экспорт белков. Бактериальные системы экспорта
SRP и SecA зависимые, экспорт через флагеллу. Экспорт белков эукариот.
SRP, SRP-рецептор, транслокон. Модификация белков в эндоплазматическом
ретикулуме (ЭПР). Гликозилирование и протеолиз. Механизмы коррекции
перегрузки ЭПР.
31. Везикулярный транспорт. Части клетки, сообщающиеся при помощи
везикулярного транспорта: ЭПР, аппарат Гольджи, лизосомы, эндосомы,
цитоплазматическая мембрана. Механизм формирования везикул: рецепторы,
клатрин, коатомер, малые GTPазы. Механизм узнавания целевого
компартмента везикулами: Rab-белки, c-SNARE, v-SNARE. Транспорт в
митохондрии и хлоропласты. Сигналы транспорта. Комплексы TOM и TIM.
Вставка белков во внутреннюю мембрану митохондрий, использование
трансмембранного потенциала.
32. Транспорт в ядро и из ядра. Импортины и сигналы ядерной локализации.
Ядерная пора. Направленность ядерного транспорта - GTPаза Ran. Белки
функционального цикла Ran - активатор GTPазы (GAP) и фактор обмена
нуклеотидов (GEF). Импорт Ran*GDP в ядро.