책 소개
지은이 머리말 나의 학창시절에서 가장 즐거운 경험은 대학원에서 분자생물학 입문과목을 수강한 것이다. 당시 교수님은 교과서를 사용하지 않았고, 대신 학술지에서 논문을 읽도록 하였다. 그것은 매우 어려운 일이었지만, 실험의 결론을 이해하고, 실험적 증거가 이러한 결론을 이끌어 낸다는 것을 이해하는 것은 매우 만족스러운 것이라는 것을 알게 되었다. 내가 분자생물학 과목을 직접 가르치기 시작하였을 때, 나도 이와 같은 방법을 시도하였으나 대학생에게 적절한 수업 양으로 줄이기로 하였다. 이를 위하여 각 논문에서 가장 중요한 실험에 초점을 맞추고, 수업시간에서 이것을 자세히 설명하기로 하였다. 따라서 좀 더 효율적으로 수업을 운영하기 위한 방편으로 내가 손수 그린 그림과 논문에 게재된 그림을 복사하여 사용하기도 하였다. 이러한 강의방법은 매우 성공적이었고, 학생도 만족스러워했다. 그럼에도 불구하고 분자생물학 개념을 이해시킬 수 있는 실험 내용이 포함된 교과서가 필요하다는 것을 느끼게 되었고, 학생에게 실험과 개념의 상관관계를 분명하게 설명하고 싶었다. 결국 그런 책을 얻을 수 있는 방법은 내 손으로 직접 쓰는 것밖에 없다는 결론에 이르렀다. 이미 실험적 접근 방법이 포함된 유전학 교과서를 성공적으로 출판한 적이 있기 때문에 내가 교과서의 전체 내용을 직접 집필할 수 있다는 용기를 갖게 되었고, 이러한 집필이 중요한 발견을 위한 필수적인 모험과 같은 것임을 알게 되었다. 책의 구성 이 책은 대다수 학생에게 복습 과정이 될 수 있는 4개의 장으로 시작하고 있다. 1장은 유전학의 개략적인 역사에 대한 언급이고, 2장은 DNA 구조와 화학적 특성, 3장은 유전자 기능의 개요, 그리고 4장은 유전자 클로닝의 근본 바탕을 다룬다. 이 모든 것은 분자생물학을 수강하는 대부분의 학생이 이미 유전학 개론에서 배운 내용이다. 그러나 여전히 분자생물학 관련의 전공 학생은 이런 개념을 좀 더 잘 이해할 필요가 있기에 여기에 포함시킨 것이다. 나는 강의 시간에 이 장을 따로 다루지 않는다. 대신 학생이 그런 주제에 대해 좀 더 많은 공부를 하길 원한다면 이 장을 살펴보라고 권고한다. 이 장은 다른 교과서보다 훨씬 쉬운 수준으로 기술하였다. 사실 이 부분은 유전학 교과서에서 많은 내용을 발췌한 것이다. 5장은 분자생물학자가 사용하는 여러 가지 실험 기법에 대하여 다루었다. 이 책에 서술된 모든 기법을 한 장에 포함하는 것은 불가능하므로 가장 대표적인 기법이나 다른 곳에서 언급되지 않은 중요한 기법을 포함하려고 노력하였다. 내가 이 과목을 강의할 때 5장에 언급되지 않은 새로운 기법이 5장 이후의 장에서 처음 나올 때는 그것에 대해서 학생에게 설명해 준다. 나는 실험 기법만 지속적으로 설명하여 학생을 지루하게 만드는 것을 피하기 위해 이 방법을 택하였다. 또한 어떤 실험 기법 뒷면에 숨겨진 개념이 다소 겉멋만 강조하는 느낌을 줄 때도 있으나, 실제로 중요한 것은 학생이 분자생물학을 보다 잘 소화해야만 학문에 대한 올바른 인식이 점점 더 깊어진다는 것이다. 6~9장은 박테리아의 전사 과정을 다룬다. 6장은 프로모터, 종결자, RNA 중합효소를 포함한 기본 전사 기구를 소개하면서, 전사체가 어떻게 개시되고 성장하며 종결되는지 보여준다. 7장은 4개의 서로 다른 오페론에서 전사조절을 다루며, 8장에서는 박테리아와 파지가 σ-인자의 종류를 달리하며 어떻게 전사를 조절하는지 설명한다. 9장은 박테리아의 DNA 결합단백질(특히 나선-선회-나선 단백질)과 그 표적 DNA 간의 상호작용을 다룬다. 10~13장은 진핵세포의 전사조절을 설명한다. 10장은 세 종류의 진핵세포 RNA 중합효소와 그들이 인식하는 프로모터를 다루고, 11장은 그 3개 RNA 중합효소와 공조하는 보편전사인자를 소개하며, 3개 중합효소에 의해 수행되는 전사 과정에 참여하는 TATA 상자 결합단백질의 중요성을 강조한다. 12장은 유전자 특이적 전사 조절인자 또는 활성인자의 기능을 설명한다. 이 장에서는 또한 몇몇 대표적인 활성인자의 구조를 설명하며 그들이 어떻게 DNA와 상호작용하는지 보여준다. 13장은 진핵세포 염색질 구조를 설명하며, 히스톤을 변형하기 위하여 활성인자와 사일런서가 보조활성인자와 보조억제자와 어떻게 상호작용하여 전사를 촉진하고 억제하는지를 보여준다. 14~16장은 진핵세포에서 일어나는 전사후 과정의 일부를 소개한다. 14장은 RNA 스플라이싱을, 15장은 캡 형성과 아데닐산중합반응, 그리고 16장은 rRNA, tRNA 공정과정, 트랜스-스플라이싱과 RNA 편집 과정 등의 흥미로운 전사후 사건을 소개한다. 이 장에서는 ① RNA 간섭현상, ② (트랜스페린 수용체 mRNA를 주로 예로 들어) mRNA 안정성의 조절, ③ 마이크로 RNA에 의한 조절 등 유전자 발현의 전사후 조절, ④ 생식세포에서 Piwi-상호작용 RNA(piRNA)에 의한 트랜스포존의 조절 등 네 종류의 전사후 유전자 조절을 기술하였다. 17~19장은 박테리아와 진핵세포 모두에서 발견되는 단백질 해독 과정을 다룬다. 17장은 해독의 개시 과정을, 18장은 폴리펩티드가 어떻게 연장되는지 박테리아를 모델로 한 기작을 설명한다. 19장은 번역 작업의 주요 구성원인 리보솜과 tRNA의 구조 및 기능을 상세하게 다룬다. 20~23장은 DNA 복제, 재조합, 전이 등에 대해 기술하였다. 20장에서는 DNA 복제와 회복에 관한 기본적인 기작과 DNA 중합효소를 포함하는 복제에 관련된 단백질에 대해 소개한다. 21장에서는 박테리아와 진핵생물에서 나타나는 DNA 복제 과정 중 개시, 신장, 종결 단계에 대해 자세히 다룬다. 22, 23장에서는 세포에서 자연스럽게 나타나는 DNA 재배열에 대해 알아본다. 특히 22장은 상동재조합에 대해, 23장은 부위-특이적인 재조합과 전이에 대해 다루었다. 24장과 25장은 유전체학, 단백질체학, 생물정보학의 개념을 설명하고 있다. 24장은 헌팅턴 병 유전자의 위치클로닝에 관한 고전적인 방법으로 시작하여 사람과 다른 생물의 유전체를 가지고 위치클로닝을 수행하는 비교적 쉬운 방법을 비교하고 있다. 25장은 기능적인 유전체학(전사체학), 단백질체학, 생물정보학을 다루고 있다. 5판의 새로운 내용 5판의 가장 대표적인 변화는 4판의 24장(유전체학, 단백질체학, 생물정보학)을 두 장으로 나눈 것이다. 24장은 이미 내용이 가장 길었고, 이 분야가 폭발적으로 성장하고 있어 장을 나누는 것은 불가피한 일이었다. 새로운 24장은 전통적인 유전체학으로, 유전체의 염기서열을 결정하고 서로 비교하는 것이다. 24장에 추가된 내용은 사람과 침팬지의 유전체에서 유사한 점을 분석하는 것이고, 또한 사람과 네안데르탈인 사이의 교배에 관한 최근 증거를 포함하여 사람과 네안데르탈인의 유전체 사이에 가까운 유사성을 조사한 것이다. 또한 미생물의 유전체를 다루어 가능해진 새로운 분야인 합성생물학에 관한 최신 내용이 추가되었으며, 유전체를 합성하여 마이코플라스마를 창조해 낸 크레이그 벤터와 연구팀의 연구성과를 다루고 있다. 25장은 기능유전체학, 단백질체학, 생물정보학을 통합한 유전체학을 다루고 있다. 25장에 있는 새로운 내용은 ChIP-chip과 차세대 DNA 염기서열 결정법인 ChIP-seq 기법; 단백질의 아미노산 서열을 결정하는데 사용하는 충돌유발 해리 질량분석법; 질량분석법(MS)을 정량적으로 분석하기 위한 동위원소표지 친화도꼬리법(ICAT)과 안정된 동위원소표지법(SILAC)을 이용하는 것이다. 정량적인 MS는 비교학적 단백질체학을 가능하게 하여, 서로 다른 종 사이에 존재하는 많은 종류의 단백질의 농도를 측정할 수 있게 되었다. 5판에서는 도입부분의 몇 장을 제외하고 내용이 모두 갱신되었다. 그중 대표적인 예를 들자면 다음과 같다: 5장: 고속(차세대) DNA 염기서열 기법을 설명하였고, 이 방법은 유전체학 분야에 혁명을 가지고 왔다. 염색질면역침강법과 효모 이중잡종화검사법은 다양하게 이용되고 있어 5장에 포함시켰다. 3H, 14C, 35S, 32P 에서 나오는 β-전자의 에너지를 이용하는 방법이 추가되었고, 저에너지 방출을 이용하는 형광기록법에 대하여 설명하였다. 6장: 단분자 FRET 분석법이 ① s 회로에서…
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주요 차례 1부 서 론 1장 분자생물학사 1 2장 유전자의 분자 특성 12 3장 유전자 기능의 개요 29 2부 분자생물학 방법론 4장 분자 클로닝 방법 47 5장 유전자와 유전자 활성 연구를 위한 분자적 도구 71 3부 박테리아의 전사 6장 박테리아의 전사기작 111 7장 오페론: 박테리아 전사의 세부 조절 155 8장 박테리아 전사의 주요 전환 181 9장 박테리아에서 DNA와 단백질의 상호작용 205 4부 진핵생물의 전사 10장 진핵생물의 RNA 중합효소와 프로모터 223 11장 진핵생물의 보편 전사인자 249 12장 진핵생물의 전사 활성인자 285 13장 염색질의 구조와 전사에 미치는 영향 323 5부 전사후 과정 14장 전령 RNA 공정과정 I: 스플라이싱 359 15장 RNA 공정과정 II: 캡 형성과 아데닐산중합반응 399 16장 기타 RNA 공정과정과 유전자 발현의 전사후 조절 431 6부 번 역 17장 번역기작 I: 개시 481 18장 번역기작 II: 신장과 종결 515 19장 리보솜과 전달 RNA 555 7부 DNA 복제, 재조합 및 전이 20장 DNA 복제, 상해와 회복 587 21장 DNA 복제 II: 세부 기작 625 22장 상동재조합 655 23장 전 이 677 8부 유전체 24장 유전체학의 개요: 유전체 전체를 대상으로 한 DNA 서열분석 703 25장 유전체학 II: 기능유전체학, 단백질체학, 생물정보학 731 용어풀이 767 찾아보기 794 차 례 1부 서 론 1장 분자생물학사 1 1.1 전달유전학 2 1) 멘델의 유전법칙 2 2) 유전의 염색체설 3 3) 유전자 재조합과 유전자 지도 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 2장 유전자의 분자 특성 12 2.1 유전물질의 본체 13 1) 박테리아의 형질전환 13 2) 폴리뉴클레오티드의 화학적 특성 15 2.2 DNA 구조 18 1) 실험적 배경 18 2) 이중나선 구조 19 2.3 RNA로 구성된 유전자 20 2.4 핵산의 물리화학 22 1) DNA 구조의 다양성 22 2) 다양한 크기와 형태의 DNA 25 3장 유전자 기능의 개요 29 3.1 정보의 저장 30 1) 유전자 발현의 개요 30 2) 단백질의 구조 30 3) 단백질의 기능 34 4) 전령 RNA의 발견 36 5) 전사 37 6) 번역 39 3.2 복제 43 3.3 돌연변이 44 1) 낫형 세포병 44 2부 분자생물학 방법론 4장 분자 클로닝 방법 47 4.1 유전자 클로닝 방법 48 1) 제한효소의 기능 48 2) 벡 터 50 3) 특이 탐침을 이용한 특이 클론 식별법 56 4) cDNA 클로닝 57 5) cDNA 말단의 급속증폭법 58 4.2 중합효소 연쇄반응 59 1) 표준 PCR 방법 59 2) cDNA 클로닝을 위한 RT-PCR의 이용 60 3) 실시간 PCR 60 4.3 클론된 유전자의 발현 방법 62 1) 발현벡터 62 2) 기타 진핵세포용 벡터 67 3) Ti 플라스미드를 이용해 유전자를 식물에 도입하는 방법 67 5장 유전자와 유전자 활성 연구를 위한 분자적 도구 71 5.1 분자 분리 72 1) 겔 전기영동 72 2) 2차원 겔 전기영동 74 3) 이온교환 크로마토그래피 75 4) 겔 여과 크로마토그래피 76 5) 친화성 크로마토그래피 77 5.2 표지추적자 77 1) 자기방사법 77 2) 인영상화법 78 3) 액체섬광계수법 78 4) 비방사성 추적자 79 5.3 핵산 잡종화의 이용 80 1) 서던블롯: 특정 DNA 절편의 동정 80 2) DNA 핑거프린팅과 DNA 타이핑 81 3) DNA 핑거프린팅과 DNA 타이핑의 법의학적 이용 81 4) In situ 잡종화: 염색체 내의 유전자 위치 결정 83 5) 면역블롯(웨스턴블롯) 83 5.4 DNA 서열분석 및 물리적 지도 작성 84 1) 생어 사슬-종결 서열분석 84 2) 자동화된 DNA 서열분석 85 3) 고속배출 서열분석 87 4) 제한효소 지도작성 88 5.5 클로닝된 유전자를 이용한 단백질 공학: 위치지정 돌연변이 90 5.6 전사체 지도작성 및 정량화 92 1) 노던블롯 92 2) S1 지도작성법 92 3) 프라이머 신장 95 4) 런-오프 전사와 G-부재 카세트 전사 95 5.7 생체 내 전사 속도의 측정 97 1) 핵 런-온 전사 97 2) 보고유전자의 전사 98 3) 생체 내 단백질 축적의 측정 98 5.8 DNA-단백질 상호작용 분석 100 1) 필터 결합법 100 2) 겔 이동성 변화 100 3) DNase 풋프린팅 101 4) DMS 풋프린팅과 기타 풋프린팅 101 5) 염색질면역침강 102 5.9 단백질-단백질 상호작용 분석 104 5.10 다른 분자와 상호작용하는 RNA 서열 발견 105 1) SELEX 105 2) 기능체 SELEX 105 5.11 유전자 제거와 유전자 도입 105 1) 유전자 제거 생쥐 105 2) 유전자 도입 생쥐 107 3부 박테리아의 전사 6장 박테리아의 전사기작 111 6.1 RNA 중합효소의 구조 112 1) 특이 인자로서의 시그마(σ) 112 6.2 프로모터 113 1) RNA 중합효소와 프로모터의 결합 113 2) 프로모터의 구조 114 6.3 전사개시 116 1) σ-인자의 전사개시 촉진 기능 117 2) σ-인자의 재사용 118 3) σ 회로 119 4) 프로모터에서의 DNA 풀림 현상 122 5) 프로모터 탈출 124 6) σ-인자의 구조와 기능 128 7) α 소단위체에 의한 활성증진 요소의 인지 131 6.4 신장 134 1) 핵심중합효소의 신장 과정에서의 기능 134 2) 신장 복합체의 구조 136 6.5 전사종결 144 1) Rho-비의존적 전사종결 144 2) Rho-의존적 전사종결 147 7장 오페론: 박테리아 전사의 세부 조절 155 7.1 lac 오페론 156 1) lac 오페론의 음성적 조절 157 2) 오페론의 발견 157 3) 억제인자와 작동자의 상호작용 161 4) 억제기작 161 5) lac 오페론의 양성적 조절 164 6) CAP의 작용기작 164 7.2 ara 오페론 169 1) ara 오페론의 억제고리 169 2) ara 오페론의 억제고리에 대한 증거 170 3) araC의 자가조절 172 7.3 trp 오페론 172 1) trp 오페론의 음성적 조절에서 트립토판의 역할 172 2) trp 오페론의 전사약화에 의한 조절 173 3) 전사약화 와해기작 174 7.4 리보스위치 175 8장 박테리아 전사의 주요 전환 181 8.1 σ-인자 전환 182 1) 파지 감염 182 2) 포자형성 183 3) 다중 프로모터를 갖는 유전자 185 4) 다른 σ-인자의 전환 186 5) 항-σ-인자 187 8.2 T7 파지에서 암호화된 RNA 중합효소 187 8.3 λ 파지의 대장균 감염 188 1) λ 파지의 용균성 번식 189 2) 용원성의 확립 194 3) 용원성 상태에서 cI 유전자의 자가조절 196 4) λ 감염으로 인한 용균성 또는 용원성의 결정 200 5) 용원균의 유도 201 9장 박테리아에서 DNA와 단백질의 상호작용 205 9.1 λ 억제인자 가족 206 1) 위치지정…
출처: 국립중앙도서관 서지정보
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