Recent Trends In Gene Expression

作者：Subhrangsu S. Mandal

出版：NOVA BIOMEDICAL

索书号：Q786/R295/2013/Y

ISBN: 978-1-62618-640-4

藏书地点：武大外教中心

“基因”一词指的是存在于基因组中编码蛋白质的一段DNA。根据生物体的不同，一个特定的基因组可能编码数千种不同类型的基因，负责不同的功能。这些基因在细胞和生理功能的不同阶段(包括细胞周期进展、分化和发育)根据需要进行差异表达和严格调控。基因表达可能受到各种环境因素和刺激的影响，如温度、营养物质、激素、压力等。虽然转录的基本机制(从蛋白质编码基因产生mRNA)在不同的生物中非常相似，但基因调控的机制和涉及的机制在不同的生物中是不同的。在后基因组和表观基因组时代，人们越来越认识到基因表达不仅由基因序列控制，而且还由各种其他非基因组因素控制，包括蛋白质、DNA修饰和非编码RNA。原核生物和真核生物中基因表达的各个方面，转录和基因调控的机制以及各种环境因素的影响在本书的不同章节中都有重点介绍。

第一章转录是由DNA序列产生互补的RNA副本的过程。RNA聚合酶(RNAP)是负责RNA合成的酶。转录是导致基因表达的第一步，也是大多数基因调控发生的第一步。

第二章-生物有机体最引人入胜的方面之一是它们的多样性。即使在由具有相同基因型的姐妹细胞组成的细菌种群中，也有明显的证据表明存在广泛的表型多样性。环境条件的波动往往会增强多样性的程度，因为细胞对变化的反应也将是多样化的。在细菌和其他原核生物中，基因表达过程是被详细研究的来源之一。每个基因的表达，即RNA和蛋白质产生的过程，通常只涉及细胞中非常少量的分子，而且发生的频率非常低。在这里，作者描述了利用这些技术来实现这一目标的研究，以及从中得出的结论。

第三章-F420是一种NAD(P)类似物，其结构让人联想到在真菌分枝杆菌、硫酸盐还原古菌和卤古菌中发现的5-去氮杂黄素。由于其在细胞中的丰度较高，F420辅因子被认为是产甲烷细菌中主要的电子转移实体，通过将电子从氢原子转移到甲烷生物合成的连续中间产物，从而介导大量的电子流动。像NAD(P)一样，F420只介导双电子转移反应，具有较低的氧化还原电位(-340至-350 mV)，这对于特定的能量产生反应是必要的。本文介绍了F420辅因子的逐步生物合成，包括所涉及的酶、它们的机制、生物学意义和医学意义。还将讨论依赖于这些辅因子的酶的逻辑扩展。

第四章-通过mRNA稳定性调控基因表达是转录后mRNA调控网络中的常规细胞机制。系统或细胞特异性mRNA稳定性通过改变mRNA半衰期来调节转录组中不同mRNA的稳态水平，最终调节细胞稳态中的连通性和网络交叉。mRNA稳定性的信号特异性变化由主要RNA结合蛋白和非编码RNA的协同和协调活性介导。差异mRNA稳定性在细胞增殖、分化和程序性细胞死亡中起着重要作用，其调控对癌症发展和转移相关微环境调节的表现具有重要意义。这篇综述强调了mRNA稳定性在癌症发展和潜在治疗靶点方面的分子方面。

第五章-在自然界中，植物经常受到各种生物因素的胁迫，如食草动物、病原体，甚至同种竞争。复杂的健康增强反应被启动，随后被MAPK级联和植物激素复杂网络转导。这些信号通过脉管系统传播到整个植物，重新配置其转录组、蛋白质组和代谢组。虽然转录因子介导植物激素水平的变化，但反应的速度和大小表明其他调控因子如小RNA (smRNAs)也参与其中。在这里，作者回顾了最近的研究结果，说明了smRNA通路在植物适应应激环境过程中如何调节植物激素信号和串扰。作者进一步探讨了smRNA作为直接防御的概念可能性，以及原核和真核smRNA通路之间的相似之处。

第六章-染色体在细胞核中有一个独特的亚体积，称为染色体三体。基因组疾病(如癌症)的特征是基因组不稳定和非整倍体。在癌细胞中，单个基因位点被扩增，这与整个染色体的非整倍体一起严重破坏了癌细胞的转录。综上所述，作者推测癌细胞获得了高动力基因组组织，在放大的基因位点和传统植物中，遍布整个细胞核。因此，在核结构的背景下，对癌症基因组不平衡的仔细研究具有至关重要的意义。

第七章-吸血昆虫通过生活在热带地区的人类的口腔传播疟疾、登革热和南美锥虫病等反胃疾病。此外，草食性植物也会受到破坏，导致产量减少和经济损失。在这里，作者将回顾在昆虫脂代谢方面取得的发现，特别是在过去10年里，他们将重点关注参与这些途径的基因是如何被调节的。我们将讨论不同的环境信号或昆虫产生的代谢物和激素如何控制转录因子的活性以改变基因表达谱。文中还讨论了作者目前在这一研究领域的知识不足和未来可能的发展方向。

第八章-今天，人们表达了对批准的生物标志物的需求，它们既可以帮助阿尔茨海默病和帕金森病的诊断，也可以指导作者开发这些疾病的新治疗方法。本章将回顾基于血液中基因表达的阿尔茨海默病和帕金森病新型生物标志物的发展现状。本章还将尝试解释为什么使用基因表达可能是开发神经退行性疾病的新型血液生物标志物的可行方法。

第九章-人类转录组异常复杂。超过95%的人类DNA被转录成RNA；转录组不仅包含信使RNA(mRNA)，还包含一系列大小不一的非编码调控RNA和翻译机制的组成部分。许多人类疾病都与mRNA转录水平的影响有关，要么是因果途径的一部分，要么是对疾病的反应。因此，对转录组的分析对于开发潜在的疾病生物标记物具有巨大的潜力，并增加我们对疾病过程本身的理解。在在这篇综述中，作者将描述一些最近的进展，我们在理解基本的人类过程，如人类衰老，和常见的慢性疾病，已经实现了全基因组测序。

第十章各种自身免疫性疾病的发病率不断上升，给社会带来了严重的医疗、经济和社会负担。他们影响大约7%的人口，通常与患者生活质量的恶化和预期寿命的缩短有关。1型糖尿病(DM1)是一种自身免疫性疾病，自身反应性T淋巴细胞选择性攻击产生胰岛素的胰腺β细胞。这篇简短的综述总结了目前在使用基因表达微阵列技术来描述基因景观表达特征方面的进展，这些基因景观表达特征使个体易于患DM1。这一概念尤其涉及到寻找新的自身免疫性疾病相关生物标志物，以及如何将这一知识应用于日常临床实践。

第十一章-表观遗传机制包括DNA甲基化和翻译后组蛋白修饰。在本章中，描述了目前用于检测细胞中DNA甲基化和翻译后组蛋白修饰状态的方法。本章讨论了镍、砷、铬等金属化合物的致癌性机理。重点放在对目前用于研究表观遗传机制的方法有透彻的理解的重要性，以理解完整的图片。

第十二章-铬是一种与工业有关的过渡金属。铬像其他过渡金属一样具有可变价。这两种氧化态的铬都有广泛的工业应用。铬(III)是葡萄糖耐量因子的一部分，已知对葡萄糖和脂质代谢至关重要。这种特殊的铬(II)复合物也被用作营养补充剂。然而，最近的一些实验表明，铬(I)配合物可能是有毒的。为了了解铬(II)配合物的生物毒性，使用各种光谱和物理技术研究了少数铬(II)配合物与核苷、核苷酸、DNA、蛋白质和细胞系的相互作用。这些实验清楚地表明配体结构在铬(III)配合物与蛋白质相互作用中的重要性。

第十二章-真核RNA聚合酶II (RNAP)转录mRNA和microrna基因。RNAP由12个亚基组成，其中RPB5是一个活性亚基，是转录调控因子在信号转导中的靶点之一。RPB5介导蛋白(RMP)与RNA聚合酶(RNAP) II亚基RPB5结合，从人肝细胞癌(HCC)细胞HepG2中克隆，具有多种变体，包括非常规的prefoldin RPB5互作体(URI)。研究表明，RMP/ uri参与转录调控、营养相关信号通路和基因组稳定性的维持。最近两组研究同时证实了RMP/URI是一种致癌基因。在卵巢癌中，RMP/URI过表达和/或扩增，对肿瘤生长具有致癌作用。同时，在肝细胞癌的发生过程中，研究发现RMP具有重要的抗凋亡作用，而抗凋亡是肝癌细胞增殖所必需的。RMP对肝癌异种移植瘤的生长有致癌作用。

本书目录：

前言

第一章原核生物的转录机制

第二章当在体内观察大肠杆菌时，RNA的产生是多么嘈杂，一次一个事件

第三章 F420辅因子生物合成的生物化学研究

第四章通过mRNA稳定性调控基因表达:在癌症发展和治疗中的意义

第五章小rna在植物信号和适应反应调控中的作用

第六章癌细胞的核组织

第七章昆虫脂代谢:基因表达调控的认识

第八章基于血液的基因表达:阿尔茨海默病和帕金森病有用的生物标志物

第九章基于微阵列的全转录组表达谱作为理解人类衰老的工具

第十章与1型糖尿病发展相关的免疫活性细胞基因表达研究的经验教训

第十一章表观遗传标记评价技术及其在金属致癌研究中的应用

第十二章铬(Ⅲ):生物意义还是生物毒性?

第十三章 RMP:从转录到肿瘤发生

索引

邹娟武大生科院博士研究生