분자생물학

지은이 소개 III
지은이 머리말 IV
옮긴이 소개 VII
차 례 VIII

1부 서 론

1 장 분자생물학사 1
1.1 전달유전학 2
(1) 멘델의 유전법칙 2
(2) 유전의 염색체설 3
(3) 유전자 재조합과 유전자지도 작성 4
(4) 재조합에 대한 물리적 증거 5
1.2 분자유전학 5
(1) DNA의 발견 5
(2) 유전자와 단백질의 상호관계 6
(3) 유전자의 작용 7
1.3 생명체의 세 가지 영역 9

2 장 유전자의 분자 특성 12
2.1 유전물질의 본체 13
(1) 박테리아의 형질전환 13
(2) 폴리뉴클레오티드의 화학적 특성 15
2.2 DNA 구조 19
(1) 실험적 배경 19
(2) 이중나선 구조 19
2.3 RNA로 구성된 유전자 22
2.4 핵산의 물리화학 23
(1) DNA 구조의 다양성 23
(2) 다양한 크기와 형태의 DNA 26
3 장 유전자 기능의 개요 30
3.1 정보의 저장 31
(1) 유전자 발현의 개요 31
(2) 단백질의 구조 31
(3) 단백질의 기능 35
(4) 전령 RNA의 발견 37
(5) 전 사 39
(6) 번 역 41
3.2 복 제 44
3.3 돌연변이 45
(1) 낫형 세포병 45

2부 분자생물학 방법론

4장 분자 클로닝 방법 49
4.1 유전자 클로닝 방법 50
(1) 제한효소의 기능 50
(2) 벡 터 52
(3) 특이 탐침을 이용한 특이 클론 식별법 60
(5) cDNA 말단의 급속증폭법 63
4.2 중합효소 연쇄반응 63
(1) 표준 PCR 방법 64
(2) cDNA 클로닝을 위한 RT-PCR의 이용 65
중점설명 4.1 쥬라기 공원: 그저 환상일 뿐인가? 66
(3) 실시간 PCR 67
4.3 클론된 유전자의 발현 방법 67
(1) 발현벡터 67
(2) 기타 진핵세포용 벡터 73
(3) Ti 플라스미드를 이용해 유전자를 식물에 도입하는 방법 74

5장 유전자와 유전자 활성 연구를 위한 분자 도구 77
5.1 분자 분리 78
(1) 젤 전기영동 78
(2) 2차원 젤 전기영동 80
(3) 이온-교환 크로마토그래피 81
(4) 젤 여과 크로마토그래피 82
(5) 친화성 크로마토그래피 82
5.2 표지추적자 83
(1) 자기방사법 83
(2) 인영상화법 84
(3) 액체섬광계수법 85
(4) 비방사성 추적자 85
5.3 핵산 잡종화의 이용 85
(1) 서던블롯: 특정 DNA 절편의 동정 85
(2) DNA 핑거프린팅과 DNA 타이핑 87
(3) DNA 핑거프린팅과 DNA 타이핑의 법의학적 이용 88
(4) 면역블롯(웨스턴블롯) 89
(5) DNA 서열분석 90
(6) 제한효소 지도작성 93
(7) 클로닝된 유전자를 이용한 단백질 공학: 위치지정 돌연변이 96
5.4 전사체 지도작성 및 정량화 98
(1) 노던블롯 98
(2) S1 지도작성법 99
(3) 프라이머 신장 101
(4) 런-오프 전사와 G-부재 카세트 전사 102
5.5 생체 내 전사 속도의 측정 103
(1) 핵의 런-온 전사 103
(2) 보고유전자의 전사 103
(3) 생체 내 단백질 축적의 측정 106
5.6 DNA-단백질 상호작용 분석 106
(1) 필터 결합법 106
(2) 젤 이동성 변화 107
(3) DNase 풋프린팅 107
(4) DMS 풋프린팅과 기타 풋프린팅 108
5.7 다른 분자와 상호작용하는 RNA 서열 발견 110
(2) 기능체 SELEX 110
5.8 유전자 제거 110

3부 원핵생물의 전사

6장 원핵생물의 전사기작 116
6.1 RNA 중합효소의 구조 117
(1) 특이 인자로서의 시그마(s) 117
6.2 프로모터 118
(1) RNA 중합효소와 프로모터의 결합 119
(2) 프로모터의 구조 120
6.3 전사개시 122
(1) s-인자의 기능 123
(2) a-인자의 구조 131
(3) a-소단위체에 의한 활성증진 요소의 인지 134
6.4 신 장 136
(1) 핵심중합효소의 신장 과정에서의 기능 137
(2) 신장 복합체의 구조 142
6.5 전사종결 152
(1) Rho-비의존적 전사종결 152
(2) Rho-의존적 전사종결 156

7장 오페론: 원핵생물 전사의 세부 조절 163
7.1 lac 오페론 164
(1) lac 오페론의 음성적 조절 165
(2) 오페론의 발견 166
(3) 억제인자와 작동자의 상호작용 169
(4) 억제기작 169
(5) lac 오페론의 양성적 조절 172
(6) CAP의 작용기작 173
7.2 ara 오페론 177
(1) ara 오페론의 억제고리 177
(2) ara 오페론의 억제고리에 대한 증거 179
(3) araC의 자가조절 181
7.3 trp 오페론 181
(1) trp 오페론의 음성적 조절에서 트립토판의 역할 182
(2) trp 오페론의 전사약화에 의한 조절 182
(3) 전사약화 와해기작 184
7.4 리보스위치 185

8장 원핵생물 전사의 주요 전환 191
8.1 s-인자 전환 192
(1) 파지 감염 192
(2) 포자형성 193
(3) 다중 프로모터를 갖는 유전자 195
(4) 다른 s의 전환 196
8.2 T7 파지에서 암호화된 RNA 중합효소 197
8.3 l 파지의 대장균 감염 197
(1) l 파지의 용균성 번식 198
(2) 용원성의 확립 204
(3) 용원성 상태에서 cI 유전자의 자가조절 206
(4) l 감염으로 인한 용균성 또는 용원성의 결정 210
(5) 용원균의 유도 211

9장 원핵생물에서 DNA와 단백질의 상호작용 215
9.1 l 억제인자 가족 216
(1) 위치지정 돌연변이에 의한 결합 특이성 규명 216
중 점 설 명 9.1 X-선 결정분석 217
(2) l 억제인자-작동자 상호작용의 고해상 분석 221
(3) 파지 434 억제인자와 작동자 상호작용의 고해상 분석 224
9.2 trp 억제인자 225
(1) 트립토판의 역할 225
9.3 단백질-DNA 상호작용의 일반적 고찰 227
(1) 4개 다른 염기쌍 간의 수소결합 능력 227
(2) 다중적 DNA 결합단백질의 중요성 227
9.4 멀리서 작용하는 DNA 결합단백질 228
(1) gal 오페론 228
(2) 이중 l 작동자 228
(3) 인핸서 230

4부 진핵생물의 전사

10장 진핵생물의 RNA 중합효소와 프로모터 235
10.1 진핵생물 RNA 중합효소의 다양한 형태 236
(1) 세 가지 핵 중합효소의 분리 236
(2) 세 가지 RNA 중합효소의 역할 237
(3) RNA 중합효소의 소단위체 구조 239
10.2 프로모터 250
(1) II급 프로모터 250
(2) I급 프로모터 254
(3) III급 프로모터 254
10.3 인핸서와 사일런서 257
(1) 인핸서 257
(2) 사일런서 259

11장 진핵생물의 보편전사인자 264
11.1 II급 전사인자 265
(1) II급 개시 전 복합체 265
(2) TFIID의 구조와 기능 268
(3) TFIIB의 구조와 기능 276
(4) TFIIH의 구조와 기능 280
(5) 매개 복합체와 RNA 중합효소 II 완전효소 285
(6) 신장인자 TFIIS 286
11.2 I급 전사인자 289
(1) 핵심부위 결합인자 289
(2) 상단부 결합인자 290
(3) SL1의 구조와 기능 290
11.3 III급 전사인자 291
(1) TFIIIA 293
(2) TFIIIB와 TFIIIC 293
(3) TBP의 역할 295

12장 진핵생물의 전사 활성인자 302
12.1 활성인자의 범주 303
(1) DNA-결합영역 303
(2) 전사-활성영역 303
12.2 활성인자의 DNA-결합 모티프 구조 304
(1) 징크핑거 304
(2) GAL4 단백질 305
(3) 핵 수용체 306
(4) 호메오영역 308
(5) bZIP와 bHLH 영역 309
12.3 활성인자 영역의 독립성 311
12.4 활성인자의 기능 312
(1) TFIID의 유인 312
(2) 완전효소의 유인 313
12.5 활성인자 간의 상호작용 316
(1) 이량체화 316
(2) 원거리에서의 작용 317
(3) 복합 인핸서 320
(4) 구조 전사인자 321
(5) 인슐레이터 323
12.6 전사인자의 조절 326
(1) 공동활성인자 327
(2) 활성인자 유비퀴틴화 330
(3) 활성인자 스모화 330
(4) 활성인자 아세틸화 331
(5) 신호전달 경로 331

13장 염색질의 구조와 전사에 미치는 영향 338
13.1 히스톤 339
13.2 뉴클레오솜 339
(1) 30 nm 섬유 342
(2) 상급 단계의 염색질 폴딩 345
13.3 염색질 구조와 유전자 활성 347
(1) 5S rRNA 유전자 전사에 대한 히스톤의 영향 347
(2) II급 유전자 전사에 미치는 히스톤의 영향 348
(3) 뉴클레오솜의 위치 선정 350
(4) 히스톤 아세틸화 355
(5) 히스톤 탈아세틸화 357
(6) 염색질 리모델링 358
(7) 이질염색질과 사일런싱 365
(8) 뉴클레오솜과 전사 신장 368

5부 전사 후 과정

14장 전령 RNA 공정 과정 I: 스플라이싱 375
14.1 조각난 유전자 376
(1) 갈라진 유전자의 증거 376
(2) RNA 스플라이싱 377
(3) 스플라이싱 신호 378
14.2 핵 내 mRNA 전구체의 스플라이싱 기작 379
(1) 가지 형태의 RNA 중간체 379
(2) 가지부위의 신호서열 382
(3) 스플라이세오솜 383
(4) 스플라이세오솜의 조립과 기능 395
(5) 위임, 스플라이싱 부위의 선택, 대체 스플라이싱 398
(6) 스플라이싱의 조절 408
14.3 자가 스플라이싱 RNA 410
(1) I군 인트론 411
(2) II군 인트론 415

15장 전령 RNA 공정과정 II: 캡 형성과 아데닐산 중합반응 420
15.1 캡 형성 421
(1) 캡의 구조 421
(2) 캡의 합성 422
(3) 캡의 기능 424
15.2 아데닐산중합반응 426
(1) 폴리(A) 426
(2) 폴리(A)의 기능 427
(3) 아데닐산중합반응의 기본 기작 429
(4) 아데닐산중합반응의 신호 431
(5) mRNA 전구체의 절단과 아데닐산중합반응 433
(6) 폴리(A) 중합효소 437
(7) 폴리(A) 교체 439
15.3 mRNA 공정 과정의 협조 체제 441
(1) 스플라이싱의 캡에 대한 의존성 441
(2) 스플라이싱에 미치는 폴리(A)의 영향 442
(3) mRNA-공정 단백질에 Rpb1의 CTD의 결합 443
(4) CTD와 RNA 공정단백질의 결합에 있어서의 변화는 CTD의 인산화와 관련성이 있다. 445
(5) 전사의 종결과 mRNA 3、-말단의 공정과정의 연계 447
(6) 종결 기작 448
(7) mRNA의 이동에 있어 아데닐산중합반응의 역할 450

16장 기타 RNA 공정과정 455
16.1 리보솜 RNA 공정과정 456
(1) 진핵생물의 rRNA 공정과정 456
(2) 세균의 rRNA 공정과정 458
16.2 전달 RNA의 공정과정 459
(1) 폴리시스트론 전구체의 절단 459
(2) 성숙된 5′-말단 형성 459
(3) 성숙된 3′-말단 형성 460
16.3 트랜스-스플라이싱 461
(1) 트랜스-스플라이싱의 기작 461
16.4 RNA 편집 463
(1) 편집의 기작 464
(2) 뉴클레오티드 탈아민화를 통한 편집 467
16.5 유전자 발현의 전사 후 조절 468
(1) 카세인 mRNA의 안정성 468
(2) 트랜스페린 수용체 mRNA의 안정성 469
(3) RNA 간섭현상 474
(4) 마이크로 RNA와 유전자 억제 486

6부 번 역

17장 번역기작 I: 개시 495
17.1 박테리아의 번역개시 496
(1) tRNA 채우기 496
(2) 리보솜의 분해 496
(3) 30S 개시 복합체 형성 499
(4) 70S 개시 복합체의 형성 505
(5) 박테리아의 번역개시 과정 요약 507
17.2 진핵세포의 번역개시 507
(1) 번역개시의 검색 모델 507
(2) 진핵세포의 번역 개시인자 512
(3) 진핵세포 번역개시의 개요 512
17.3 번역개시 과정의 조절 519
(1) 박테리아의 번역조절 519
(2) 진핵세포의 번역조절 522
18장 번역기작 II: 신장과 종결 535
18.1 폴리펩티드 합성과 mRNA 번역의 방향 536
18.2 유전암호 537
(1) 겹쳐지지 않는 코돈 537
(2) 유전암호 내에는 쉼표가 없음 538
(3) 삼중암호 538
(4) 유전암호의 해독 540
(5) 코돈과 안티코돈 사이의 비정상적인 염기쌍 형성 541
(6) 보편적인 유전암호 541
18.3 신장기작 543
(1) 신장의 개요 544
(2) 리보솜의 세 자리 모델 545
(3) 신장 1단계: 아미노아실-tRNA가 리보솜 A 부위에 결합 547
(4) 신장 2단계: 펩티드결합 형성 553
(5) 신장 3단계: 전좌 555
(6) GTP 가수분해효소와 번역 558
(7) EF-Tu와 EF-G의 구조 558
18.4 종 료 559
(1) 종결코돈 559
(2) 정지코돈의 억제 561
(3) 방출인자 561
(4) 비정상적 단백질 합성 종료의 문제 564
(5) 희귀성 아미노산의 삽입을 위한 정지코돈의 사용 568
18.5 번역 후 과정 569
(1) 새로 합성된 단백질의 접힘 569
(2) mRNA로부터 리보솜의 방출 570

19장 리보솜과 전달 RNA 576
19.1 리보솜 577
(1) 70S 리보솜의 미세구조 577
(2) 리보솜의 구성 580
(3) 리보솜의 조립 580
(4) 30S 소단위체의 미세구조 582
(5) 50S 소단위체의 미세구조 588
(6) 폴리솜 592
19.2 전달 RNA 593
(1) tRNA의 발견 593
(2) tRNA 구조 594
(3) 아미노아실-tRNA 합성효소에 의한 tRNA의 인식: 2차 유전암호 596
(4) 아미노아실-tRNA 합성효소에 의한 교정과 편집 601

7부 DNA 복제, 재조합 및 전이

20장 DNA 복제 I: 기본 기작과 관련 효소학 607
20.1 DNA 복제의 일반적인 특징 608
(1) 반보존적 복제 608
(2) 반불연속적 복제 609
(3) DNA 합성의 프라이머 형성 612
(4) 양방향 복제 613
(5) 단일 방향 복제 616
(6) 회전 바퀴형 복제 616
20.2 DNA 복제효소 617
(1) 대장균의 세 종류 DNA 중합효소 617
(2) 복제의 정확성 621
(3) 진핵세포의 여러 DNA 중합효소 622
(4) 가닥의 분리 622
(5) 단일가닥 DNA 결합단백질 623
(6) 위상이성질화효소 625
20.3 DNA 손상과 회복 628
(1) 염기의 알킬화에 의한 DNA 손상 628
(2) 자외선에 의한 DNA 손상 629
(3) 감마선과 x-선에 의한 DNA 손상 630
(4) 직접적인 DNA 손상 되돌리기 630
(5) 절제회복 631
(6) 진핵생물에서 DNA 이중가닥 절단의 회복 636
(7) 틀린짝 회복 638
(8) 인간에서 틀린짝 회복의 결함 639
(9) 회복 없이 DNA 손상을 극복하기 639

21장 DNA 복제 II: 세부 기작 648
21.1 복제개시 649
(1) 대장균에서의 프라이머 합성 649
(2) 진핵세포에서의 프라이머 합성 650
21.2 복제신장 654
(1) 복제의 속도 655
(2) Pol III 완전효소와 복제의 진행성 656
21.3 복제종결 666
(1) 고리체의 분리: 딸 DNA의 풀림 667
(2) 진핵세포의 복제종결 669
중 점 설 명 21 . 1 말단소립, 헤이플릭 한계, 그리고 암 673

22장 상동재조합 681
22.1 상동재조합을 위한 RecBCD 경로 682
22.2 RecBCD 경로의 실험적 증거 683
(1) RecA 684
(2) RecBCD 688
(3) RuvA와 RuvB 689
(4) RuvC 692
22.3 감수분열 재조합 694
(1) 감수분열 재조합의 기작: 개요 694
(2) 이중가닥 DNA 절단 694
(3) DSB에서 단일가닥 말단의 생성 700
22.4 유전자 변환 700

23 장 전 이 704
23.1 박테리아의 트랜스포존 705
(1) 박테리아 트랜스포존의 발견 705
(2) 삽입서열: 가장 간단한 박테리아의 트랜스포존 705
(3) 보다 복잡한 트랜스포존 705
(4) 전이의 기작 707
23.2 진핵세포의 트랜스포존 708
(1) 전이성 인자의 첫 번째 예: 옥수수의 Ds와 Ac 709
(2) P 인자 710
23.3 면역글로불린 유전자의 재배열 711
(1) 재조합 신호 713
(2) 재조합효소 714
(3) V(D)J 재조합의 기작 715
23.4 레트로트랜스포존 716
(1) 레트로바이러스 717
(2) 레트로트랜스포존 721

8부 유전체

24장 유전체학, 단백질체학, 생물정보학 730
24.1 위치 클로닝: 유전체학 소개 731
(1) 위치클로닝의 고전적인 방법들 731
(2) 사람 질병의 원인이 되는 돌연변이 유전자의 발견 733
중 점 설 명 24.1 유전 검사의 문제점들 737
24.2 유전체 염기서열 분석 738
(1) 인간 유전체 프로젝트 741
(2) 대규모 유전체 프로젝트를 위한 벡터 742
(3) 순차적 접근법 743
(4) 산탄 염기서열 결정법 746
(5) 염기서열 결정의 표준 747
(6) 인간 유전체 염기서열 747
(7) 다른 척추동물 유전체 754
(8) 최소 유전체 755
(9) 생명의 바코드 756
24.3 유전체학의 응용: 기능유전체학 757
(1) 전사체학 757
(2) 유전체 기능분석 765
(3) 단일염기 다형현상: 약리유전체학 770
24.4 단백질체학 772
(1) 단백질 분리 773
(2) 단백질 분석 773
(3) 단백질 상호작용 774
24.5 생물정보학 777
(1) 포유동물 유전체에서 조절 부위의 발견 778
(2) 데이터베이스 활용 779

용어풀이 787
찾아보기 813