목차
저자서문 ... ⅴ
저자약력 ... ⅵ
역자서문 ... ⅶ
역자약력 ... ⅷ
제1부 서론
제1장 분자생물학사 ... 1
1.1 전달유전학 ... 2
(1) 멘델의 유전법칙 ... 2
(2) 유전의 염색체설 ... 3
(3) 유전자 재조합과 유전자지도 작성 ... 5
(4) 재조합에 대한 물리적인 증거 ... 10
1.2 분자유전학 ... 10
(1) DNA의 발견 ... 10
(2) 유전자의 구성 ... 10
(3) 유전자와 단백질의 상호관계 ... 11
(4) 유전자의 작용 ... 12
중점설명 1.1 세포구조 ... 4
중점설명 1.2 세포주기와 유사분열 ... 6
중점설명 1.3 감수분열 ... 8
제2장 유전자의 분자특성 ... 15
2.1 유전물질의 본체 ... 16
(1) 박테리아의 형질전환 ... 16
(2) 폴리뉴클레오티드의 화학적 특성 ... 18
2.2 DNA 구조 ... 21
(1) 실험적 배경 ... 21
(2) 이중나선구조 ... 22
2.3 RNA로 구성된 유전자 ... 23
2.4 핵산의 물리화학 ... 25
(1) DNA 구조의 다양성 ... 25
(2) 다양한 크기와 형태의 DNA ... 30
제3장 유전자 기능의 개요 ... 35
3.1 정보의 저장 ... 36
(1) 유전자발현의 개요 ... 36
(2) 단백질의 구조 ... 36
(3) 단백질의 기능 ... 39
(4) 전령 RNA의 발견 ... 41
(5) 전사 ... 42
(6) 번역 ... 44
3.2 복제 ... 49
3.3 돌연변이 ... 49
(1) 겸형세포병 ... 50
제2부 분자생물학 방법론
제4장 유전자 클로닝 방법 ... 53
4.1 유전자 클로닝 방법 ... 54
(1) 제한 핵산내부가수분해효소의 기능 ... 54
(2) 벡터 ... 57
(3) 특이탐침으로 특이클론 식별법 ... 65
4.2 중합효소연쇄반응 ... 66
(1) cDNA 클로닝 ... 67
4.3 클론된 유전자의 발현방법 ... 71
(1) 발현벡터 ... 72
(2) 기타 진핵세포용 벡터 ... 80
(3) Ti 플라스미드를 이용해 유전자를 식물에 도입하는 방법 ... 80
중점설명 4.1 쥬라기 공원, 그저 환상일 뿐인가? ... 68
제5장 유전자와 유전자 활성 연구를 위한 분자도구 ... 83
5.1 분자 분리법 ... 84
(1) 전기영동법 ... 84
(2) 2차원 겔 전기영동 ... 85
(3) 이온교환 크로마토그라피 ... 86
(4) 겔 여과 크로마토그라피 ... 87
5.2 표지 추적자 ... 88
(1) 자기방사법 ... 88
(2) 인영상화법 ... 89
(3) 액체섬광계수법 ... 89
(4) 비방사성 추적자 ... 90
5.3 핵산잡종화의 이용 ... 91
(1) 서던블롯 : 특정 DNA 절편의 동정 ... 91
(2) DNA 핑거프린팅과 DNA형 검색 ... 91
(3) DNA 핑거프린팅과 DNA형 검색의 법의학적 이용 ... 92
(4) DNA 서열분석법 ... 95
(5) 제한효소 지도작성법 ... 99
(6) 클로닝된 유전자를 이용한 단백질 공학 : 위치특이적 돌연변이 유발 ... 101
5.4 전사체 지도작성법 및 정량 ... 103
(1) S1 지도작성법 ... 104
(2) 프라이머 신장 ... 106
(3) 런오프 전사와 G-부재 카세트 전사 ... 107
5.5 생체내 전사속도의 측정법 ... 108
(1) 핵의 런온전사 ... 108
(2) 리포터 유전자의 전사 ... 109
5.6 DNA-단백질 상호작용 분석법 ... 112
(1) 필터결합법 ... 112
(2) 겔이동성 변화 ... 112
(3) DNA 가수분해효소 풋프린팅법 ... 112
(4) DMS 풋프린팅법과 기타 풋프린팅 방법 ... 113
5.7 녹아웃 ... 117
제3부 원핵생물의 전사
제6장 원핵생물의 전사기구 ... 121
6.1 RNA 중합효소의 구조 ... 122
(1) 특이요소로서의 시그마인자 ... 122
6.2 프로모터 ... 124
(1) RNA 중합효소와 프로모터의 결합 ... 125
(2) 프로모터의 구조 ... 128
6.3 전사개시 ... 129
(1) 시그마인자의 기능 ... 131
(2) RNA 중합효소의 프로모터 염기서열에의 결합 정도 ... 135
(3) 시그마인자의 구조 ... 136
(4) 비특이 RNA 중합효소 : DNA 결합의 해체 ... 139
(5) α-소단위체에 의한 활성증진부위의 인지 ... 140
6.4 신장 ... 143
(1) 핵심중합효소의 신장과정에서의 기능 ... 143
(2) 중합효소조립에서의 α-소단위체의 역할 ... 149
(3) 신장 복합체의 구조 ... 149
6.5 전사종결 ... 154
(1) Rho-비의존적 전사종결 ... 154
(2) Rho-의존적 전사종결 ... 158
제7장 오페론 : 원핵생물 전사의 세부조절 ... 163
7.1 락 오페론 ... 164
(1) 락 오페론의 음성적 조절 ... 164
(2) 오페론의 발견 ... 166
(3) 억제인자와 작동자의 상호작용 ... 168
(4) 억제기작 ... 169
(5) 락 오페론의 양성적 조절 ... 172
(6) CAP의 작용기작 ... 173
7.2 말 레귤론 ... 178
(1) 말 레귤론에서 CAP의 역할 ... 179
(2) 말 레귤론에서 CAP의 역할에 대한 증거 ... 179
7.3 아라 오페론 ... 180
(1) 아라 오페론의 억제고리 ... 180
(2) 아라 오페론의 억제고리에 대한 증거 ... 182
(3) araC의 자가조절 ... 184
7.4 트립 오페론 ... 184
(1) 트립 오페론의 음성조절에서 트립토판의 역할 ... 185
(2) 트립 오페론의 전사약화에 의한 조절 ... 186
(3) 전사약화 와해기작 ... 186
제8장 원핵생물 전사의 주요전환 ... 191
8.1 숙주 RNA 중합효소의 변형 ... 192
8.2 T7 파아지에 부호화된 RNA 중합효소 ... 194
8.3 포자형성 중의 전사조절 ... 194
8.4 다중 프로모터를 갖는 유전자 ... 197
(1) 고초균의 spoVG 유전자 ... 197
(2) 아나베나 글루타민 합성효소 유전자 ... 199
(3) 대장균의 glnA 유전자 ... 199
8.5 대장균의 열 충격 유전자 ... 200
8.6 람다파아지의 대장균 감염 ... 201
(1) 람다파아지의 용균성 번식 ... 202
(2) 용원성의 확립 ... 206
(3) 용원성 상태에서 cI 유전자의 자가조절 ... 208
(4) 람다 감염으로 인한 용균성 또는 용원성의 결정 ... 213
(5) 용원균의 유도 ... 214
제9장 원핵생물에서 DNA와 단백질의 상호작용 ... 217
9.1 람다 억제인자 가족 ... 218
(1) 람다 억제인자-작동자 상호작용의 고해상 분석 ... 223
(2) 파아지 434 억제인자와 작동자 상호작용의 고해상 분석 ... 227
9.2 트립 억제인자 ... 229
(1) 트립토판의 역할 ... 229
9.3 단백질-DNA 상호작용의 일반적 고찰 ... 232
(1) 네 개 다른 염기쌍간의 수소결합 능력 ... 233
(2) 단백질과의 특이결합에 있어 DNA 모양의 역할 ... 233
(3) 다중적 DNA 결합단백질의 중요성 ... 234
9.4 떨어져 작용하는 DNA 결합단백질 ... 235
(1) 갈 오페론 ... 237
(2) 이중 람다 작동자 ... 237
(3) 락 오페론 ... 239
(4) 엔헨서 ... 239
중점설명 9.1 X-선 결정분석 ... 220
제4부 진핵생물의 전사
제10장 진핵생물의 RNA 중합효소와 프로모터 ... 243
10.1 진핵생물 RNA 중합효소의 다양한 형태 ... 244
(1) 진핵생물에 여러 종류의 중합효소가 존재할 가능성 ... 244
(2) 세 가지 중합효소의 분리 ... 245
(3) 세 가지 RNA 중합효소의 역할 ... 246
(4) RNA 중합효소의 소단위체 구조 ... 248
10.2 프로모터 ... 261
(1) Ⅱ급 프로모터 ... 261
(2) Ⅰ급 프로모터 ... 269
(3) Ⅲ급 프로모터 ... 269
10.2 엔헨서와 사일렌서 ... 272
(1) 엔헨서 ... 272
(2) 사일렌서 ... 274
제11장 진핵생물의 보편 전사인자 ... 277
11.1 Ⅱ급 전사인자 ... 278
(1) Ⅱ급 개시전 복합체 ... 278
(2) TFⅡD의 구조와 기능 ... 280
(3) TFⅡA와 TFⅡB의 구조와 기능 ... 292
(4) TFⅡF의 구조와 기능 ... 293
(5) TFⅡE와 TFⅡH의 구조와 기능 ... 294
(6) 신장인자 ... 299
(7) 중합효소 Ⅱ 완전효소 ... 301
11.2 Ⅰ급 전사인자 ... 303
(1) SL1 ... 303
(2) 상단부 결합인자(UBF) ... 304
(3) SL1의 구조와 기능 ... 304
11.3 Ⅲ급 전사인자 ... 308
(1) TFⅢA ... 309
(2) TFⅢB와 TFⅢC ... 310
(3) TBP의 역할 ... 313
제12장 진핵생물의 전사활성인자 ... 317
12.1 활성인자의 범주 ... 318
(1) DNA-결합영역 ... 318
(2) 전사-활성영역 ... 318
12.2 활성인자의 DNA-결합모티프 구조 ... 319
(1) 징크핑거 ... 319
(2) GAL4 단백질 ... 321
(3) 핵 수용체 ... 322
(4) 호메오 영역 ... 324
(5) bZIP와 bHLH 영역 ... 324
12.3 활성인자영역의 독립성 ... 326
12.4 활성인자의 기능 ... 327
(1) TFⅡD의 유인 ... 328
(2) TFⅡB의 유인 ... 329
(3) 다른 보편 전사인자의 유인 ... 331
(4) 완전효소의 유인 ... 333
12.5 활성인자간의 상호작용 ... 334
(1) 이량체화 ... 334
(2) 원거리에서의 작용 ... 335
(3) 복합 엔헨서 ... 338
(4) 구조전사인자 ... 340
(5) 인슐레이터 ... 342
(6) 매개자 ... 343
12.6 전사인자의 조절 ... 346
(1) 신호전달경로 ... 346
제13장 염색질의 구조와 전사에 미치는 영향 ... 351
13.1 히스톤 ... 352
13.2 뉴클레오솜 ... 353
(1) 뉴클레오솜 필라멘트 ... 355
(2) 30nm 섬유 ... 356
(3) 염색질 폴딩에서 히스톤 H1의 역할 ... 357
(4) 상급단계의 염색질 폴딩 ... 357
13.3 염색질구조와 유전자 활성 ... 359
(1) 5S rRNA 유전자 전사에 대한 히스톤의 영향 ... 359
(2) Ⅱ급 유전자 전사에 미치는 히스톤의 영향 ... 361
(3) 뉴클레오솜의 위치선정 ... 364
(4) 히스톤 아세틸화 ... 370
(5) 히스톤 탈아세틸화 ... 372
(6) 염색질 리모델링 ... 374
(7) 이질염색질과 침묵상태 ... 376
(5) 뉴클레오솜과 전사 신장 ... 377
제5부 전사후 과정
제14장 전사후 과정 Ⅰ : 스플라이싱 ... 383
14.1 조각상태의 유전자 ... 384
(1) 조각상태 유전자에 대한 증거 ... 384
(2) RNA 스플라이싱 ... 385
(3) 스플라이싱 신호 ... 386
14.2 핵내 mRNA 전구체의 스플라이싱 기작 ... 387
(1) 가지형태의 RNA 중간체 ... 387
(2) 가지부위의 신호서열 ... 392
(3) 스플라이세오솜 ... 393
(4) 스누프 ... 395
(5) 스플라이세오솜의 조립과 기능 ... 403
(6) 대체 스플라이싱 ... 411
14.3 자가 스플라이싱 RNA ... 415
(1) Ⅰ군 인트론 ... 415
(2) Ⅱ군 인트론 ... 419
14.4 tRNA 스플라이싱 ... 421
제15장 전사후 과정 Ⅱ : 캡형성과 폴리(A)형성 ... 425
15.1 캡형성 ... 426
(1) 캡의 구조 ... 426
(2) 캡의 합성 ... 427
(3) 캡의 기능 ... 428
15.2 폴리(A)형성 ... 433
(1) 폴리(A) ... 433
(2) 폴리(A)의 기능 ... 434
(3) 폴리(A)형성의 기본 기작 ... 436
(4) 폴리(A)형성의 신호 ... 438
(5) mRNA 전구체의 절단과 폴리(A)형성 ... 444
(6) 폴리(A) 중합효소 ... 449
(7) 폴리(A) 교체 ... 451
15.3 스플라이싱에 미치는 캡과 폴리(A)의 영향 ... 452
(1) 스플라이싱의 캡에 대한 의존성 ... 452
(2) 스플라이싱에 미치는 폴리(A)의 영향 ... 454
제16장 전사후 과정 Ⅲ : 기타과정 ... 459
16.1 리보솜 RNA의 공정과정 ... 460
(1) 진핵생물의 rRNA 공정과정 ... 460
(2) 원핵생물의 rRNA 공정과정 ... 461
16.2 전달 RNA의 공정과정 ... 463
(1) 폴리시스트론 전구체의 절단 ... 463
(2) 성숙된 5′말단 형성 ... 463
(3) 성숙된 3′말단 형성 ... 465
16.3 트랜스-스플라이싱 ... 466
(1) 트랜스-스플라이싱의 기작 ... 466
(2) 트리파노솜 부호화부위의 폴리시스트론 배열 ... 469
16.4 RNA 편집 ... 470
(1) 편집의 기작 ... 471
16.5 유전자 발현의 전사후 조절 ... 473
(1) 카세인 mRNA의 안정성 ... 474
(2) 트랜스페린 수용체 mRNA의 안정성 ... 474
(3) 전사후 유전자 침묵현상(RNA 방해) ... 483
제6부 번역
제17장 번역기작 Ⅰ : 개시 ... 487
17.1 원핵세포의 번역개시 ... 488
(1) tRNA 채우기 ... 488
(2) 리보솜의 분해 ... 489
(3) 30S 개시복합체 형성 ... 492
(4) 70S 개시복합체의 형성 ... 499
(5) 원핵세포의 번역개시 과정 요약 ... 501
17.2 진핵세포의 번역개시 ... 501
(1) 번역개시의 검색모델 ... 501
(2) 진핵세포의 번역개시인자 ... 506
(3) 진핵세포 번역개시의 개요 ... 506
17.3 번역개시과정의 조절 ... 512
(1) 원핵세포의 번역조절 ... 513
(2) 진핵세포의 번역조절 ... 513
제18장 번역기작 Ⅱ : 신장과 종결 ... 521
18.1 폴리펩티드 합성과 mRNA 번역의 방향 ... 522
18.2 유전부호 ... 523
(1) 겹쳐지지 않는 코돈 ... 523
(2) 유전부호내에는 쉼표가 없다 ... 524
(3) 삼중부호 ... 525
(4) 유전부호의 해독 ... 526
(5) 코돈과 안티코돈 사이의 비정상적인 염기쌍 형성 ... 526
(6) 보편(대체로)적인 유전부호 ... 527
18.3 단백질의 신장기작 ... 529
(1) 단백질 신장의 개요 ... 529
(2) 리보솜의 세 자리 모델 ... 531
(3) 신장 1단계 : 아미노아실-tRNA가 리보솜 A 자리에 결합 ... 534
(4) 신장 2단계 : 펩티드결합 형성 ... 539
(5) 신장 3단계 : 전좌 ... 542
(6) EF-Tu와 EF-G의 구조 ... 545
(7) GTP 가수분해효소와 번역 ... 545
18.4 종료 ... 546
(1) 종결코돈 ... 546
(2) 종결코돈의 억제 ... 550
(3) 방출인자 ... 550
제19장 리보솜과 전달 RNA ... 557
19.1 리보솜 ... 558
(1) 리보솜의 전체 구조 ... 558
(2) 70S 리보솜의 미세구조 ... 560
(3) 리보솜의 구성 ... 562
(4) 리보솜의 조립 ... 562
(5) 30S 소단위체의 미세구조 ... 564
(6) 50S 소단위체의 미세구조 ... 571
(7) 폴리솜 ... 573
19.2 전달 RNA ... 575
(1) tRNA의 발견 ... 575
(2) tRNA 구조 ... 576
(3) 아미노아실-tRNA 합성효소에 의한 tRNA의 인식 : 2차 유전부호 ... 580
(4) 아미노아실-tRNA 합성효소에 의한 교정과 편집 ... 586
제7부 DNA 복제, 재조합 및 전좌
제20장 DNA 복제 Ⅰ : 기본 기작과 관련 효소학 ... 589
20.1 DNA 복제의 일반적인 특징 ... 590
(1) 반보존적 복제 ... 590
(2) 반불연속적 복제 ... 592
(3) DNA 합성의 프라이머 형성 ... 594
(4) 양방향 복제 ... 596
(5) 단일방향 복제 ... 598
(6) 회전바퀴형 복제 ... 599
20.2 DNA 복제효소 ... 600
(1) 가닥의 분리 ... 600
(2) 단일가닥 DNA 결합단백질 ... 601
(3) 위상이성질화효소 ... 604
(4) 대장균의 세 종류 DNA 중합효소 ... 608
(5) 복제의 정확성 ... 612
(6) 진핵세포의 다중 DNA 중합효소 복합체 ... 612
20.3 DNA 손상과 회복 ... 614
(1) 염기의 알킬화에 의한 DNA 손상 ... 614
(2) 자외선에 의한 DNA 손상 ... 615
(3) 감마와 X선에 의한 DNA 손상 ... 615
(4) 직접적인 DNA 손상 되돌리기 ... 616
(5) 원핵생물의 절제회복 ... 617
(6) 진핵생물의 절제회복 ... 618
(7) 틀린짝 회복 ... 621
(8) 사람의 틀린짝 회복의 결함 ... 622
(9) 회복 없이 DNA 손상의 복사체 형성 ... 622
제21장 DNA 복제 Ⅱ : 세부기작 ... 627
21.1 복제의 속도 ... 628
21.2 복제개시 ... 629
(1) 대장균에서의 프라이머 합성 ... 629
(2) 진핵세포에서의 프라이머 합성 ... 632
21.3 복제신장 ... 636
(1) Pol Ⅲ 완전효소와 복제의 진행성 ... 636
21.4 복제종결 ... 646
(1) 고리사슬의 분리 : 딸 DNA의 풀림 ... 647
(2) 진핵세포의 복제종결 ... 649
중점설명 21.1 말단소립, 헤이플릭 한계, 그리고 암 ... 653
제22장 상동재조합 ... 657
22.1 상동재조합 모델 ... 658
(1) 홀리데이 모델 ... 658
(2) Meselson-Radding 모델 ... 659
(3) RecBCD 경로 ... 659
22.2 RecBCD 경로의 실험적 증거 ... 660
(1) RecA ... 660
(2) RecBCD ... 665
(3) RuvA와 RuvB ... 668
(4) RuvC ... 671
22.3 감수분열 재조합 ... 676
(1) 감수분열재조합 기작 : 개요 ... 676
(2) 이중사 DNA 절단 ... 676
(3) 이중사절단에서 단사말단의 생성 ... 680
22.4 유전자변환 ... 681
제23장 부위-특이적 재조합과 전위 ... 683
22.1 부위-특이적 재조합 ... 684
(1) 람다파아지의 삽입과 절제 ... 684
(2) 부위-특이적 재조합에 박테리아의 이용 ... 687
23.2 박테리아의 트랜스포존 ... 689
(1) 박테리아 트랜스포존의 발견 ... 689
(2) 삽입서열 : 가장 간단한 트랜스포존 ... 689
(3) 보다 복잡한 트랜스포존 ... 691
(4) 전위의 기작 ... 691
23.3 진핵세포의 트랜스포존 ... 694
(1) 전위인자의 첫 번째 예 : 옥수수의 Ds와 Ac ... 694
(2) P 인자 ... 695
(3) 면역글로불린 유전자의 재배열 ... 697
(4) 레트로트랜스포존 ... 701
제8부 유전체
제24장 유전체학 ... 715
24.1 최초로 염기서열이 밝혀진 유전체 ... 716
(1) 인간 유전체 프로젝트 ... 717
(2) 대규모 유전체 프로젝트를 위한 벡터 ... 718
(3) 순차적 접근법 ... 719
(4) 산탄 염기서열 결정법 ... 723
(5) 염기서열 결정의 표준 ... 724
(6) 인간 유전체 염기서열 결정작업의 진행과정 ... 725
25.2 유전체학의 응용 ... 729
(1) 기능 유전체학의 기법 ... 729
(2) 위치 클로닝 ... 732
(3) 기능 유전체학의 응용 ... 734
(4) 그 외 다른 응용성 ... 743
(5) 생물정보학 ... 743
(6) 단백질체학 ... 744
중점설명 24.1 유전검사의 문제점들 ... 738
색인 ... 749
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