POLECAMY
Epigenetyka dostarcza zainteresowanym studentom, wykładowcom oraz badaczom pewnych podstaw, dzięki którym zrozumieją zasadnicze mechanizmy regulacji epigenetycznej, ich zależność od genetyki i wzajemny wpływ, jaki wywierają na siebie mechanizmy epigenetyczne i genetyczne. Poza wyjątkowymi sytuacjami nie zawiera ona informacji na temat klasycznego dziedziczenia, zachowywania się chromosomów czy cytogenetyki. Omówiono w niej wyłącznie te zjawiska genetyczne i molekularne, które pozostają w związku i wywierają wpływ na teorię epigenetyki i prowadzone w jej obszarze badania.
Kolejnym zadaniem tej książki jest ukazanie znaczenia trójwymiarowej organizacji materiału genetycznego i jego rozmieszczenia w podzielonym funkcjonalnie na segmenty jądrze komórki.
Publikacja, oprócz dostarczenia podstawowej wiedzy na temat różnicowania komórkowego i rozwoju organizmu, ma też na celu wskazanie nowych dróg dla zastosowań medycznych zgromadzonej wiedzy i opowiada się za intensywniejszym poszukiwaniem sposobów na wykorzystanie informacji o różnicowaniu komórek macierzystych na potrzeby medycyny regeneracyjnej. Stąd też najważniejsze aspekty regulacji genetycznej i epigenetycznej omawiane są w odniesieniu do wyższych zwierząt wielokomórkowych, ze szczególnym uwzględnieniem ssaków, a przede wszystkim ludzi. Taką samą perspektywę zastosowano, opisując struktury jądrowe. Przykłady zaczerpnięte z organizmów jednokomórkowych i roślin przywoływane są wówczas, gdy dane kwestie odnoszące się do zjawiska regulacji genów zbadano tylko na tych formach życia.
Książka składa się z pięciu części:
Część I Wprowadzenie do epigenetyki i regulacji epigenetycznej
Część II Regulacja transkrypcji przez mechanizmy epigenetyczne
Część III Zależności między procesem transkrypcji a strukturami jądrowymi
Część IV Dziedziczenie struktury chromatyny i stany funkcjonalne
Część V Epigenetyka, zdrowie i rozwój człowieka
Rok wydania | 2021 |
---|---|
Liczba stron | 324 |
Kategoria | Genetyka |
Wydawca | Wydawnictwo Naukowe PWN |
Tłumaczenie | Filip Fierek |
ISBN-13 | 978-83-01-21864-5 |
Numer wydania | 1 |
Informacja o sprzedawcy | ePWN sp. z o.o. |
POLECAMY
Ciekawe propozycje
Genetyka medyczna i molekularna
do koszyka
Genetyka ogólna i weterynaryjna
do koszyka
Biologia roślin Część 1
do koszyka
Biologia roślin Część 2
do koszyka
Zbiór zadań i pytań z genetyki ogólnej
do koszyka
Hodowla, chów i użytkowanie kóz
do koszyka
Antyczny DNA i inżynieria genetyczna
do koszyka
Spis treści
Część I. Wprowadzenie do epigenetyki i regulacji epigenetycznej | 1 |
1. Zjawiska epigenetyczne u grzybów, roślin i zwierząt 3 | |
Selektywna aktywność genów to podstawowe zjawisko warunkujące różnicowanie komórek i tkanek w trakcie rozwoju organizmu | 4 |
Koncepcja jednego genomu i wielu epigenomów | 4 |
Pamięć epigenetyczna | 5 |
Epigenetyka a zdrowie człowieka | 6 |
Podsumowanie rozdziału | 6 |
2. Ogólna organizacja chromatyny | 8 |
Organizacja DNA i histonów w nukleosomie | 8 |
Składanie włókien chromatynowych | 11 |
Różne stany kondensacji włókna chromatynowego i zmiany od jednego stanu do drugiego | 12 |
Różne oblicza chromatyny | 13 |
Euchromatyna versus heterochromatyna | 14 |
Biologia molekularna heterochromatyny | 16 |
Euchromatyna i heterochromatyna zajmują określone miejsca w jądrze | 17 |
Transkrypcja regionów heterochromatynowych jest opóźniona | 17 |
Podsumowanie rozdziału | 17 |
Ramka 2.1 S ekwencje powtórzone i elementy transpozycyjne | 15 |
3. Ogólny mechanizm transkrypcji genów 18 | |
Kompleks preinicjacyjny | 19 |
Inicjacja transkrypcji | 20 |
Uwolnienie promotora i wczesna elongacja | 23 |
Pauzowanie | 23 |
Elongacja produktywna | 24 |
Kotranskrypcyjne przetwarzanie RNA | 26 |
Czapeczkowanie | 26 |
Splicing transkryptu | 28 |
Terminacja transkrypcji i przetwarzanie końca 3’ transkryptu | 28 |
Odzyskiwanie polimerazy i reinicjacja transkrypcji | 32 |
Podsumowanie rozdziału | 32 |
Ramka 3.1 Kompleks mediatora | 22 |
Ramka 3.2 Fosforylacja seryny 2 | 25 |
Ramka 3.3 Dwa przykłady funkcji regulatorowej pełnionej przez splicing alternatywny | 29 |
Część II. Regulacja transkrypcji przez mechanizmy epigenetyczne | 35 |
4. Modyfikacje i remodeling chromatyny | 37 |
Transkrypcja genów z uwzględnieniem roli chromatyny | 37 |
Potranslacyjne modyfikacje histonów (post-translational modifications, PT M) | 38 |
Acetylacja | 39 |
Metylacja | 41 |
Fosforylacja | 42 |
Ubikwitynacja | 44 |
Sumoilacja | 45 |
Glikozylacja | 45 |
ADP-rybozylacja | 45 |
Hydroksyizobutyrylacja | 46 |
Kompleksy remodelujące | 46 |
Warianty histonowe i rotacja nukleosomów | 49 |
Warianty histonu H3 | 49 |
Warianty histonu H2A | 49 |
Warianty histonu H2B | 51 |
Warianty histonu H1 | 51 |
Modyfikacje DNA | 52 |
Podsumowanie rozdziału | 53 |
Ramka 4.1 Przykłady chorób człowieka związanych z modyfikacjami histonowymi i DNA | 53 |
5. Epigenetyczne zmiany chromatyny i cykl transkrypcji | 56 |
Rola kompleksów remodelujących | 57 |
Fosforylacja polimerazy RNA | 58 |
Rola kowalencyjnych modyfikacji histonowych | 59 |
Acetylacja histonów | 59 |
Metylacja histonów | 60 |
Transkrypcja bez modyfikacji kowalencyjnych | 61 |
Rola wariantów histonowych | 61 |
Interakcje pomiędzy czynnikami regulującymi transkrypcję | 62 |
Zmiany epigenetyczne na wzmacniaczach | 62 |
Promotory biwalentne | 63 |
Wiele genów podlega ekspresji monoallelicznej | 63 |
Heterogeniczna ekspresja genów w komórkach danej tkanki | 64 |
Represja transkrypcji | 64 |
Transkrypcyjny układ genomu | 64 |
Podsumowanie rozdziału | 65 |
6. Rola RNA niekodujących 67 | |
Długie niekodujące RNA | 67 |
lncRNA i lincRNA represjonują lub wzmacniają transkrypcję genów | 68 |
Niektóre lncRNA transkrybowane ze wzmacniaczy sprzyjają wiązaniu tych modułów regulatorowych z ich genami docelowymi | 69 |
lincRNA może wywierać wpływ na aktywność genów poprzez bezpośrednie interakcje z kofaktorami transkrypcyjnymi | 70 |
lincRNA wpływają na organizację topologiczną chromatyny | 70 |
Krótkie niekodujące RNA | 70 |
MikroRNA (miRNA) | 71 |
Endogenne małe interferencyjne RNA (siRNA) | 71 |
RNA oddziałujące z P iwi (piRNA) | 71 |
Małe jądrowe RNA (snRNA) | 72 |
Niekodujące RNA pochodzące z tRNA | 73 |
Antysensowne niekodujące RNA to częsty produkt uboczny transkrypcji | 73 |
Edytowanie RNA | 73 |
Podsumowanie rozdziału | 74 |
Ramka 6.1 Elementy transpozycyjne | 75 |
7. Utrzymywanie stanu aktywnego i nieaktywnego | 77 |
Produkty P cG zapobiegają niewłaściwej ekspresji genów HOX | 78 |
W aktywności P cG pośredniczą represyjne kompleksy białkowe | 79 |
Mechanizm represji P cG | 80 |
PRC2 | 81 |
PRC1 | 81 |
Białka P cG zmieniają trójwymiarową strukturę genomu | 81 |
Represja zachodzi także bez udziału kompleksów P RC | 82 |
Odpowiednie poziomy ekspresji genów homeotycznych utrzymują geny T rxG | 82 |
Działanie kompleksów T rxG polega na zapobieganiu wyciszaniu przez P cG | 82 |
Białka T rxG uczestniczą w ogólnym procesie transkrypcji | 83 |
Rola kohezyny | 85 |
Transwekcja | 85 |
Paramutacje – specyficzny przypadek transwekcji u roślin | 86 |
Podsumowanie rozdziału | 87 |
8. Metylacja DNA a ekspresja genów 88 | |
Wyciszanie przez metylację DNA | 89 |
Rola metylacji DNA w regulacji genów jednokopiowych | 89 |
Związek metylacji DNA z modyfikacjami histonów | 90 |
Imprinting genomowy | 91 |
Epigenetyczne mechanizmy imprintingu | 94 |
Transmisja alleli imprintowanych | 95 |
Losowa ekspresja monoalleliczna | 96 |
Podsumowanie rozdziału | 97 |
Ramka 8.1 Zespół Retta | 88 |
Ramka 8.2 Choroby związane z imprintingiem | 91 |
9. Regulacja domen i całych chromosomów | 98 |
Regulacja transkrypcji klastrów genów | 98 |
Geny β-globiny | 98 |
Geny rRNA i jąderko | 99 |
Geny histonowe | 101 |
Regulacja transkrypcji całych chromosomów | 101 |
Kompensacja dawki u Drosophila melanogaster | 102 |
Kompensacja dawki u Caenorhabditis elegans | 105 |
Kompensacja dawki u ssaków | 106 |
Kompensacja dawki u ptaków | 111 |
Następstwem kompensacji dawki jest duplikacja genów | 111 |
Podsumowanie rozdziału | 111 |
Ramka 9.1 Aneuploidalność u człowieka | 108 |
Część III. Zależności między procesem transkrypcji a strukturami jądrowymi | 113 |
10. Architektura genomu | 115 |
Dowody potwierdzające istnienie terytoriów chromosomowych | 115 |
Ułożenie CT w jądrze | 115 |
Domeny chromatyny | 116 |
Promotory łączą się fizycznie z odległymi od nich wzmacniaczami | 116 |
Izolatory ograniczają aktywność wzmacniaczy | 118 |
Izolatory dzielą genom na jednostki funkcjonalne | 120 |
Domeny powiązane topologicznie (TAD) | 120 |
Wypętlanie jako podstawowy mechanizm powstawania T AD | 123 |
Wizualizowanie T AD w chromosomach politenicznych Drosophila | 124 |
Powstawanie T AD w początkowych fazach rozwoju organizmu | 124 |
Ciała izolatorowe i ciała P cG | 125 |
Regulacja transkrypcji i replikacji DNA może odbywać się przez relokację genów w inne obszary jądra | 126 |
Podsumowanie rozdziału | 126 |
Ramka 10.1 T echniki 3C | 117 |
Ramka 10.2 Multipleksowy test reporterowy | 122 |
11. Otoczka jądrowa | 128 |
Błony wewnętrzna i zewnętrzna | 128 |
Otoczka jądrowa w kontekście cyklu komórkowego | 128 |
Blaszka jądrowa | 129 |
Blaszka to siatka włókien białkowych składająca się głównie z lamin | 129 |
Połączenie genomu z blaszką jądrową | 129 |
Transkrypcyjne i epigenetyczne własności genów związanych z blaszką jądrową | 130 |
LAD fakultatywne | 130 |
Kompleksy porów jądrowych | 131 |
Kompleksy porów jądrowych (NPC) to duże struktury wielobiałkowe | 131 |
Pory jądrowe biorą udział w regulacji ekspresji genów | 132 |
Podsumowanie rozdziału | 133 |
12. Jąderko 134 | |
Biogeneza rybosomu | 134 |
Jąderko jako środowisko wyciszania genów | 136 |
Jąderko jako miejsce wielu zróżnicowanych procesów molekularnych | 137 |
Składanie telomerazy | 137 |
Regulacja stabilności p53 | 138 |
Modyfikacje i przetwarzanie RNA nierybosomowych | 138 |
Podsumowanie rozdziału | 138 |
13. Ciałka jądrowe | 140 |
Przedział okołojąderkowy | 140 |
Ciałka Cajala | 140 |
Bliźniacze ciałka Cajala (Gems) i ciałka związane z genami histonowymi (HLB) | 141 |
Nadmiar czy współpraca? P rzechowywanie czy aktywne przetwarzanie? | 142 |
Cętki jądrowe | 142 |
Paracętki | 143 |
Ciałka jądrowe P ML | 144 |
Jądrowe ciałka stresu | 145 |
Fabryki transkrypcyjne | 145 |
Dynamiczny związek między polimerazami a jednostkami transkrypcji | 145 |
Kolokalizacja genów w fabrykach transkrypcyjnych może prowadzić do ich koregulacji | 146 |
Jak powstają fabryki transkrypcyjne? | 147 |
Podsumowanie rozdziału | 147 |
Część IV. Dziedziczenie struktury chromatyny i stany funkcjonalne | 149 |
14. Replikacja chromatyny 151 | |
Ogólny opis replikacji DNA | 151 |
Koordynacja replikacji DNA za pomocą syntezy histonów i składania nukleosomów | 154 |
Błędy zachodzące podczas replikacji DNA | 154 |
Odpowiedź na uszkodzenie DNA | 155 |
Replikacja chromosomów w kontekście organizacji jądra | 156 |
Podsumowanie rozdziału | 157 |
15. Naprawa DNA i stabilność genomowa 159 | |
Naprawa niesparowanych zasad | 159 |
Naprawa przez wycinanie zasady i naprawa przez wycinanie nukleotydu | 160 |
Pęknięcia DNA | 162 |
Naprawa pęknięcia jednej nici | 162 |
Naprawa pęknięcia obu nici | 162 |
Wykrycie pęknięcia obu nici | 163 |
Szlak niehomologicznego łączenia końców | 164 |
Szlak rekombinacji homologicznej | 164 |
Modyfikacje epigenetyczne zachodzące podczas naprawy pęknięcia obu nici | 165 |
Konformacja chromatyny w miejscu pęknięcia obu nici | 166 |
Trójwymiarowa struktura pęknięcia obu nici | 166 |
Podsumowanie rozdziału | 167 |
16. Dziedziczenie modyfikacji chromatyny w kontekście cyklu komórkowego | 168 |
Czynniki i kofaktory transkrypcyjne | 168 |
Metylacja DNA | 169 |
Modyfikacje histonowe | 169 |
Odtworzenie krajobrazu chromatyny w komórkach potomnych | 171 |
Pozycjonowanie nukleosomów po replikacji DNA | 171 |
Transmisja domen pętlowych z komórki rodzicielskiej do komórek potomnych | 171 |
Epigenetyczna charakterystyka centromerów | 171 |
Podsumowanie rozdziału | 173 |
17. Komórki macierzyste | 175 |
Cechy komórek macierzystych | 175 |
Komórki totipotencjalne | 175 |
Komórki pluripotencjalne | 176 |
Multipotencjalne dojrzałe komórki macierzyste | 178 |
Koncepcja niszy komórek macierzystych | 179 |
Utrzymanie pluripotencjalności podczas proliferacji komórek macierzystych | 181 |
Znaczniki epigenetyczne właściwe dla różnicowania i samoodnawiania komórek macierzystych | 181 |
Rola RNA niekodujących | 182 |
Dezaktywacja chromosomu X w żeńskich komórkach macierzystych | 183 |
Architektura chromatyny w komórkach macierzystych | 184 |
Podsumowanie rozdziału | 185 |
18. Reprogramowanie jądra i indukowana pluripotencjalność | 186 |
Metody reprogramowania komórek somatycznych | 187 |
Molekularne aspekty procesu reprogramowania | 188 |
Zmiany epigenetyczne zachodzące w procesie reprogramowania | 190 |
Modyfikacje histonów | 190 |
Metylacja DNA | 190 |
Terapeutyczne zastosowania iPS C | 190 |
Podsumowanie rozdziału | 191 |
19. Dziedziczenie transgeneracyjne cech epigenetycznych | 193 |
Następstwa w życiu dorosłym ekspozycji płodu na określone czynniki środowiskowe | 193 |
Transgeneracyjna transmisja epigenetyczna | 194 |
Stres fizjologiczny i przewlekłe choroby metaboliczne | 195 |
Dysruptory endokrynne | 196 |
Efekty neurorozwojowe, behawioralne i psychiatryczne | 197 |
Mechanizmy dziedziczenia transgeneracyjnego | 198 |
Metylacja DNA | 198 |
Modyfikacje histonowe | 198 |
Dziedziczenie epigenetyczne musi przezwyciężyć zjawisko | |
reprogramowania | 199 |
Małe niekodujące RNA | 201 |
Podsumowanie rozdziału | 203 |
Ramka 19.1 P arametry epigenetycznego dziedziczenia transgeneracyjnego | 194 |
Część V. Epigenetyka, zdrowie i rozwój człowieka | 205 |
20. Starzenie, starzenie komórkowe i nowotwory: znaczenie niestabilności genomowej, homeostazy komórkowej i telomerów | 207 |
Niestabilność genomu | 207 |
DNA mitochondrialny (mtDNA) | 209 |
Zmiany homeostazy komórkowej | 210 |
Telomery | 211 |
Biogeneza telomeru | 211 |
Ochrona telomeru | 213 |
Kontrola poziomu telomerazy i długości telomerów | 213 |
Rola telomerów w procesie starzenia i procesach nowotworowych | 214 |
Podsumowanie rozdziału | 215 |
21. Starzenie, starzenie komórkowe i nowotwory: zmiany epigenetyczne i remodeling jądra | 216 |
Zmiany w metylacji DNA | 216 |
Zmiany w modyfikacjach histonowych | 217 |
Zmiany w wariantach histonów | 219 |
Remodeling chromatyny | 220 |
Zmiany w architekturze jądra | 221 |
Zmiany w rozmiarze i kształcie jądra | 221 |
Zmiany w aranżacji chromosomów | 221 |
Zmiany w kompartmencie A (aktywnym) i B (nieaktywnym) | 221 |
Zmiany w rozmiarze jąderka | 222 |
Zmiany w organizacji topologicznej genomu | 222 |
Rola niekodujących RNA | 223 |
Starzenie komórkowe (replikacyjne) jako wrodzona strategia ochrony przez nowotworem | 224 |
Podsumowanie rozdziału | 225 |
22. Rozwój i jego dysfunkcje | 226 |
Regulacja neuronalna procesu uczenia i zapamiętywania | 226 |
Rozwój układu nerwowego | 226 |
Uczenie i zapamiętywanie | 226 |
Mechanizmy molekularne odpowiedzialne za wytworzenie i konsolidację pamięci | 227 |
Zmiany epigenetyczne związane z uczeniem i zapamiętywaniem | 228 |
Metylacja DNA | 229 |
Remodeling chromatyny | 229 |
Niekodujące RNA | 229 |
Topologia genomu | 230 |
Choroby umysłowe | 231 |
Rozwój i dysfunkcje układu sercowo-naczyniowego | 232 |
Regulacja epigenetyczna różnicowania serca | 232 |
Choroby układu sercowo-naczyniowego | 233 |
Epigenetyka a choroby układu odpornościowego | 234 |
Toczeń rumieniowaty układowy (SLE) | 236 |
Reumatoidalne zapalenie stawów (RZS) | 238 |
Podsumowanie rozdziału | 239 |
Ramka 22.1 Interferony i interleukiny | 237 |
Literatura | 242 |
Indeks | 321 |