Рабочая программа подготовки аспирантов по специальности научных работников 03.01.03 – молекулярная биология (стр. 3 )

Регуляция транскрипции прокариотических генов. Понятие оперона и регулона, катаболитные (лактозный) и анаболитные (триптофановый) опероны. Негативная и позитивная регуляция. Цис - и транс-регуляторы. Операторы. Регуляторные белки (активаторы и репрессоры), индукторы (ко-активаторы) и ко-репрессоры. Структура регуляторных белков: ДНК-связывающий и транс-активаторный домены. Структурный мотив «спираль-поворот-спираль» (на примере lac-репрессора и репрессора фага ). Лактозный оперон E. coli: строение и регуляция (негативная регуляция lac-репрессором и позитивная регуляция комплексом САР-белок/цАМФ). Триптофановый оперон E. coli: строение и регуляция (негативная регуляция комплексом trp-репрессора с ко-репрессором (триптофаном) и регуляция аттенуацией). Строение аттенуатора, образование альтернативных структур аттенуатора, аттенуация с участием рибосом. Другие типы аттенуации: с участием тРНК и РНК-связывающих белков. Точность процесса транскрипции (в сравнении с репликацией ДНК).

Транскрипция у эукариот. Три формы эукариотической РНК-полимеразы (I, II, III), три класса эукариотических генов (I, II, III, соответственно) и виды транскрибируемых с них РНК. РНК-полимераза IV растений. Чувствительность полимераз к антибиотику -аманитину. Субъединичный состав разных форм фермента. Гомология некоторых субъединиц эукариотических РНК-полимераз с субъединицами бактериальной и архейной полимераз. Кристаллическая структура про - и эукариотической РНК-полимераз: общий план строения (основные домены и каналы), положение и состав активного сайта фермента. Открытая и закрытая конформации РНК-полимеразы и их роль в стабилизации связи фермента с ДНК-матрицей. Общие субъединицы всех трёх форм эукариотической РНК-полимеразы и их возможная роль в координации транскрипции генов разных классов. Коровый промотор, разнообразие промоторов генов классов I, II и III. Базальные транскрипционные факторы, сборка преинициаторного комплекса (ПИК) на промоторе. Промоторы генов класса II: ТАТА-бокс-содержащие и не содержащие ТАТА-бокс. Инициаторная последовательность (инициатор). Регуляторные последовательности конститутивно транскрибируемых генов (GC-богатые мотивы) и тканеспецифичных генов (последовательность СААТ). Формирование преинициаторного комплекса (ПИК) на промоторах. Варианты взаимодействия преинициаторного комплекса с коровым и инициаторным элементами. Пошаговая сборка ПИК на ТАТА-бокс-содержащем промоторе и предсборка холофермента РНК-полимеразы II. Мультисубъединичный состав базального транскрипционного фактора TFIID: TBP и TAF’ы. Особенности строения TBP. Кристаллографические исследования комплексов ДНК—TBP, объясняющие механизм действия этого фактора. Участие TBP в транскрипции генов всех трех классов (в составе базальных транскрипционных факторов SL1, TFIID и TFIIIB). Особая роль TAF’ов в ПИК на промоторах, не содержащих ТАТА-бокс. Базальные транскрипционные факторы TFIIA, THIIB, TFIIF, THIIE. Энзиматические активности базального фактора TFIIH, две формы этого фактора (холо-THIIH и репаросома) и их роль в транскрипции и репарации. Уникальный С-терминальный домен (СТД) самой крупной субъединицы РНК-полимеразы II. Роль фосфорилирования СТД в транскрипции и созревании РНК. Понятие холофермента эукариотической РНК-полимеразы. TAF-независимая транскрипция и роль в ней сложного комплекса белков-регуляторов и кофакторов транскрипции (медиатора). Электронно-микроскопические и рентгеноструктурные исследования транскрипционного комплекса РНК-полимеразы II (Р. Корнберг).

Особенности строения промоторов генов классов I и III и сборка на них базального транскрипционного комплекса. Промотор и базальные транскрипционные факторы (SL1 и UBF) генов класса I. Три типа промоторов и базальные транскрипционные факторы (TFIIIA, TFIIIB и TFIIIC) генов класса III.

Регуляция транскрипции у эукариот. Цис - и транс-регуляторные элементы. Цис-регуляторные элементы эукариотических генов: промоторы, энхансеры (сайленсеры), инсуляторы. Локализация промоторов и их специфичность во времени и пространстве, доказательства этого феномена (на примере гена алкогольдегидрогеназы Drosophila и химерных генов, трансфицированных в пронуклеус ранних эмбрионов мыши). Локализация энхансеров, их модульное строение. Возможные механизмы действия энхансеров. Тканеспецифичность энхансеров и её доказательство (на примере гена тяжёлых цепей иммуноглобулина и трансфицированного в культуры клеток репортёрного гена САТ, слитого с энхансерами различных тканеспецифических генов. Модели, объясняющие взаимодействие промоторов, энхансеров (сайленсеров), инсуляторов.

Транскрипционные факторы: белки-активаторы (репрессоры) и кофакторы. Сиквенс-специфические ДНК-связывающие активаторы (репрессоры). Типы ДНК-связывающих доменов транс-активаторов (репрессоров): «цинковые пальцы», «гомеодомен» со структурным мотивом «спираль-поворот-спираль» (HTH), «POU-домен», «спираль-петля-спираль» (bHLH), «лейциновая молния» (bZip) и другие. Типы транс-активаторных (репрессорных) доменов: кислые (отрицательно заряженные), глутамин-богатые, пролин-богатые, серин-треонин-богатые активаторные домены и аланин-богатые, гистидин-богатые, глицин-аланин-богатые репрессорные домены. Рецепторы стероидных гормонов, характеристика их функциональных доменов; комплексы рецепторов с гормонами и гормон-чувствительные элементы: роль в регуляции транскрипции генов, активируемых стероидными гормонами. Подходы в изучении сайт-специфических ДНК-белковых взаимодействий: метод футпринтинга, метод ковалентных сшивок.

Роль структуры хроматина в регуляции транскрипции. Необходимость разрушения (декомпактизации) хроматиновой фибриллы для протекания матричных процессов. Чувствительность хроматина к ДНКазе I. Возможные варианты декомпактизации хроматина для обеспечения инициации и элонгации транскрипции; белковые ферментативные комплексы, участвующие в этом процессе — гистоновые ацетилтрансферазы и деацетилазы и АТР-зависимые ремоделирующие хроматин комплексы: SWI/SNF, NURF, RSC, CHRAC, ACF. Роль нуклеосомного позиционирования в связывании TBP. Участие HMG-белков как архитектурных факторов в активации транскрипции. Участие малых интерферирующих РНК в образовании гетерохроматина и подавлении транскрипции (РНК-интерференция, транскрипционный сайленсинг генов – TGS). Метилирование как способ контроля активности генов эукариот.

Факторы элонгации транскрипции (TFIIF, TFIIS, P-TEFb, комплекс элонгин/SIII, ELL, FACT); роль фосфорилирования СТД РНК-полимеразы II в элонгации транскрипции. Терминация транскрипции, её связь с процессингом 3’-конца РНК-транскрипта.

Лекция 4. Процессинг первичных рнк-транскриптов

Процессинг у прокариот.

Полицистронная и моноцистронная мРНК. Полиаденилирование мРНК. Первичные транскрипты рРНК и тРНК, их процессинг. Специфичность нуклеаз процессинга (РНКаза III, эндонуклеаза М, экзо-3'-нуклеаза D, РНКаза Р).

Процессинг у эукариот.

Прерывистое (экзон-интронное) строение эукариотических генов и его доказательство (опыты Шамбона). Распространение экзон-интронного строения генов у прокариот, эукариот и вирусов. Сплайсинг.

Процессинг рРНК. Созревание 28S, 18S и 5,8S рРНК из первичного транскрипта 45S пре-рРНК. Специфичность эндо - и экзонуклеаз процессинга.

Аутокаталитический сплайсинг рРНК Tetrahymena. Доказательства существования ферментативных свойств у рРНК тетрахимены (эксперименты Чеха). Важность нативной структуры последовательностей экзонов и интрона для правильного сплайсинга. Механизм аутосплайсинга рРНК. G-3’-ОН как косубстрат реакции. Реакции трансэтерификации и превращения интрона. Активный центр рибозима (последовательность ВАП). Фрагмент L–19 — истинный рибозим, доказательства. Особенности интронов групп I и II и интронов пре-мРНК. Эндонуклеазы, обратные транскриптазы и матуразы, кодируемые последовательностями в интронах I и II группы, и их роль в подвижности интронов. Молекулярные механизмы ретропозиции интронов. Специфичность эндонуклеаз в поиске последовательностей-мишеней (явление «intron homing»). Обратный сплайсинг и образование твинтронов.

Процессинг пре-мРНК. Гетерогенные ядерные РНК (гяРНК) и гяРНП. Кэпирование 5'-конца гяРНК. Процессинг 3’-конца транскрипта: участие цис-регуляторных последовательностей и транс-факторов в этом процессе; эндонуклеазы процессинга и polyA-полимераза. Сплайсинг пре-мРНК. Особенности интронов в пре-мРНК, 5'- и 3'-сплайс-сайты, сайт ветвления. Механизм сплайсинга, роль инвариантного аденозина в этом процессе. Доказательство роли мяРНП и отдельных белков в сплайсинге гяРНК в бесклеточных системах. Сплайсосома. Влияние на сплайсинг мутаций в канонических последовательностях экзон-интронных границ. Конститутивный и альтернативный сплайсинг. Участие специфических белков (SR-белки и РТВ) в выборе альтернативных сплайс-сайтов. Роль альтернативного сплайсинга в регуляции экспрессии генов. Транс-сплайсинг, механизм (формирование зрелых мРНК тубулинов трипаносом).

Процессинг тРНК. Созревание 5'-конца с помощью РН РНКаза Р — РНК-белковый комплекс, обладающий рибозимной активностью. Созревание 3’-конца тРНК с помощью дистрибутивной 3'-экзонуклеазы и/или специфичной нуклеотидилтрансферазы. Сплайсинг тРНК. Локализация интронов в первичных транскриптах тРНК и их вырезание специфическими эндонуклеазами. Сшивание экзонов специфическими лигазами. Участие в сплайсинге киназ и фосфатаз.

Редактирование (эдитинг) РНК. Редактирование пре-мРНК митохондрий трипаносомы. Обнаружение РНК-гидов (gRNA, guide RNA). Возможные механизмы инсерционного и делеционного редактирования: модели энзиматического каскада, трансэтерификации и нуклеазо-лигазная. Редактирование пре-мРНК млекопитающих по механизму сайт-специфического дезаминирования аденозина (на примере пре-мРНК глутаминового и серотонинового рецепторов); участие ферментов DRADA и RED, их гетерогенность. Функциональная роль Z-формы ДНК при редактировании пре-мРНК. Механизм высокоспецифического дезаминирования цитозина (редактирование мРНК аполипопротеина В млекопитающих). Участие цитидиндезаминазы в этом процессе. Роль редактирования РНК.

Лекция 5. Трансляция — рибосомальный синтез белка

Трансляция — реализация заключённой в мРНК генетической информации в аминокислотную последовательность. Участники процесса трансляции: иРНК, тРНК, аминоацил-тРНК-синтетазы, их характеристика (структура и функции).

Организация рибосом.

Методы исследования структурной и функциональной организации рибосом. Рибосомные РНК и рибосомные белки: особенности структуры. Роль РНК-РНК, РНК-белковых и белок-белковых взаимодействий в организации структуры и функционировании рибосомы. Большая и малая субчастицы рибосомы про - и эукариот. Функциональные сайты рибосомы: сайты связывания аминоацил-тРНК, пептидил-тРНК и деацилированной тРНК (А-, Р-, Е-сайты); сайты связывания факторов элонгации трансляции (EF-Tu и EF-G), сайт выхода синтезированного белка. Роль рибосомных РНК и белков для функционирования активных сайтов рибосомы. Механизм реакции транспептидации и участие в этом процессе больших рибосомных РНК (23S и 28S) как рибозимов.

Подготовка аминокислот к трансляции.

Активирование аминокислот. Аминоацил-тРНК-синтетазы, механизм специфического узнавания субстратов (аминокислот и тРНК-адаптеров).

Стадии трансляции.

Инициация. Связывание мРНК с малой субчастицей рибосомы. Роль кэпирования мРНК у эукариот и специфического контекста последовательности в 5'-нетранслируемой области мРНК для эффективной инициации. Образование инициаторного комплекса на связывающем сайте рибосомы. Инициирующие кодоны и инициаторные тРНК у про - и эукариот. Принципы кодон-антикодонового взаимодействия. Неоднозначность генетического кода; «гипотеза качаний» Ф. Крика и ее экспериментальное подтверждение методом рентгено-структурных исследований транслирующей рибосомы. Вспомогательные факторы инициации.

Элонгация. Роль фактора переноса — Т (EF-Tu в бактериях) и связанного GTP при поступлении аминоацил-тРНК в А-сайт рибосомы. Гидролиз GTP и высвобождение фактора элонгации Т. Роль 50S субчастицы рибосомы в реакции транспептидации, механизм реакции. Характеристика этапа транслокации, необходимость фактора транслокации (EF-G бактерий, eEF-2 эукариот). Изменение конформации рибосомы после гидролиза GTP и удаления фактора транслокации. Роль конформационных изменений факторов элонгации.

Терминация. Терминирующие кодоны и факторы терминации (рилизинг-факторы) RF1/2 и RF3 у прокариот и eRF1 и eRF3 у эукариот. Механизмы освобождения полипептида, вытеснения тРНК из рибосомы и отделение рибосомы от мРНК. Диссоциация рибосомы.

Регуляция трансляции у про - и эукариот, способы регуляции. Регуляция трансляции с участием микро-РНК и малых интерферирующих РНК (РНК-интерференция, пост-транскрипционный сайленсинг генов – PTGS).

ДИСЦИПЛИНЫ ПО ВЫБОРУ АСПИРАНТА

Методы и аппаратура в молекулярной биологии (ОД. А.04)

Лекция 1. Физико-химические основы и инструментарий молекулярно-биологических методов. Методы определения структуры биомакромолекул и изучения их взаимодействий.

Спектральные методы: абсорбционная спектроскопия, спектроскопия кругового дихроизма, дисперсия оптического вращения, люминесцентная спектроскопия, флуоресценция, спектроскопия комбинационного рассеяния. Калориметрические методы. Методы радиоспектроскопии: ЯМР, ЭПР. Масс-спектрометрия. Оптическая микроспопия. Жидкостная хроматография. Электрофорез. Электрохимические методы. Методы, основанные на гибридизации. Рентгеновская кристаллография. Электронная микроскопия. Методы поиска взаимодействующих молекул: биочипы, аффинная хроматография, ко-иммунопреципитация.

Лекция 2. Методы выделения, получения и детекции биомакромолекул.

Способы разрушения клеток. Центрифугирование. Хроматография: гель-фильтрация, гидрофобная, катионо - и анионообменная, аффинная. Ультрафильтрация. Обработка ферментами. Фенольная депротеинизация. Осаждение нуклеиновых кислот, белков. Гель-электрофорез ДНК и РНК: агарозный и полиакриламидный. Детекция ДНК и РНК: красители, радиоизотопы, флюоресцентные метки, блоттинг по Саузерну и Нозерн-блоттинг. Разделение белков электрофорезом в ПААГ. Детекция белков окрашиванием кумасси, серебром, иммуноблоттинг. Идентификация белков при помощи масс-спектрометрии MALDI. Химический синтез олигонуклеотидов.

Лекция 3. Методы генной инженерии.

Вектор. Плазмидные и интегративные вектора. Ферменты и реакции, применяемые в генной инженерии. Эндонуклеазы рестрикции, ДНК-лигаза, полинуклеотидкиназа, щелочная фосфатаза. ДНК-полимеразы. Обратная транскриптаза. Полимеразная цепная реакция. Секвенирование ДНК. Транскрипция in vitro. Сайт-направленный и случайный мутагенез. Рекомбинантные белки. Векторы для экспрессии.

Лекция 4. Методы амплификации нуклеиновых кислот.

Понятие о цепных реакциях нуклеиновых кислот. Ферменты нуклеинового обмена, используемые при амплификации. Способы амплификации, основанные на использовании ДНК-полимераз: полимеразная цепная реакция, амплификация «катящимся кольцом». Способы амплификации, основанные на использовании ДНК-лигаз: лигазная цепная реакция, лигазная детекция. Гибридизационная цепная реакция. Общие понятия о способах детекции результатов амплификации. Детекция «по конечной точке» и в режиме реального времени. Сигнальные (аналитические) системы для детекции результатов амплификации. Амплификация нуклеиновых кислот как способ количественной оценки. ДНК-диагностика, основанная на амплификации.

Иммобилизованные биологические системы (ОД. А.05)

Лекция 1. Физико-химические аспекты иммобилизации биологических структур. Носители, подложки, биологические компоненты, способы иммобилизации.

Терминология и основные понятия. Принципы иммобилизации биологических объектов. Молекулярные основы иммобилизации. Функциональные и якорные группы, конденсирующие агенты. Иммобилизация в объеме геля. Иммобилизация на поверхности. Подложки для иммобилизации белков и нуклеиновых кислот. Технологии изготовления биосенсоров. Модифицированные электроды. Проблемы сохранения функциональной активности биообъектов.

Лекция 2. Биосенсоры, их разновидности. Физико-химические основы функционирования биосенсоров.

Понятие о биосенсорах как аналитических инструментах. Типы биосенсоров. Оптические биосенсоры. Электрохимические биосенсоры. Трансдьюсеры. Мультисенсорные системы. Аналитические характеристики и распознающие элементы биосенсоров. Чувствительность и специфичность биосенсоров. Сенсоры на основе микроорганизмов. Биосенсоры на основе растительных и животных тканей. Биосенсоры на основе биорецепторов. Биосенсоры на основе биомолекул: ферментов, антител, нуклеиновых кислот.

Лекция 3. Мембранные биоаналитические системы. Биочиповые технологии. Наноразмерные иммобилизованные системы.

Полимерные носители для иммобилизации белков и нуклеиновых кислот. Способы иммобилизации на мембранах. Методы анализа нуклеиновых кислот и белков с помощью блот-гибридизации. Биочипы как разновидность биосенсоров. «Лаборатория на чипе». Типы и виды биочипов. Физико-химические основы работы биочипов. Инструментарий для изготовления биочипов и анализа результатов. Чувствительность и специфичность биочипов. Белковые и полисахаридные чипы. Микрофлуидные чипы. Разновидности ДНК-чипов. Проблемы, возникающие при изготовлении ДНК-чипов. Функциональные типы ДНК-чипов. Реакции на поверхности чипов. Наночастицы как носители иммобилизованных объектов. Медицинские наномашины. Бионанороботы.

Лекция 4. Практическое применение иммобилизованных биологических систем.

Использование иммобилизованных ферментов и иммобилизованных клеток в микробиологическом и органическом синтезе. Применение иммобилизованных систем в крупномасштабном производстве углеводов, аминокислот, органических кислот и других биопрепаратов. Применение иммобилизованных систем при очистке сточных вод. ДНК-чипы как диагностические инструменты. Иммобилизованные биосистемы как основа методов пиросеквенирования и спектроскопии плазмонного резонанса. Биосенсоры в медицине: клинические требования.

Эпигенетические механизмы регуляции экспрессии генов (ОД. А.06)

Лекция 1. Предмет эпигенетики и ее место в системе научных знаний. Природа эпигенетических процессов. Основные понятия. Модельные системы для изучения эпигенетики.

Генетика и эпигенетика. Определение и предмет эпигенетики. Задачи эпигенетики. Объект и методы исследования. Модельные системы для изучения эпигенетики. Связь с другими научными дисциплинами. Краткая история развития эпигенетики. Природа и суть эпигенетических процессов. В чем заключается эпигенетический контроль. Основные вопросы в эпигенетических исследованиях. Основные понятия: ген, геном, транскриптом, протеом, эпигеном. Виды эпигенетических процессов.

Лекция 2. Роль хроматина в регуляции активности генов. Метилирование ДНК.

Хроматин. Уровни организации хроматина. Гистоновые и негистоновые белки хроматина. Инвариантные формы гистонов. Эухроматин и геторохроматин. Модификации гистонов и гистоновый код. Комплексы, осуществляющие ремоделинг хроматина, и варианты гистонов. Значение модификаций гистонов в развитии организма и регуляции гомеостаза. Метилирование ДНК. Гиперметилирование и деметилирование. Значение метилирования ДНК в развитии организма и регуляции гомеостаза.

Лекция 3. Другие эпигенетические процессы и их механизмы и значение.

Некодирующие РНК. Виды и механизмы действия некодирующих РНК. РНК интерференция и сайленсинг генов. Значение некодирующей РНК в развитии организма и регуляции гомеостаза. Прионы и прионоподобные явления в эпигенетическом наследовании. Белки групп Polycomb и Trithorax. Эффекты положения генов. Компенсация дозы. Инактивация Х-хромосомы и факультативный гетеорохроматин. Значение данных механизмов в развитии организма и регуляции гомеостаза.

Лекция 4. Эволюционная и биологическая роль эпигенетических процессов. Эпигенетика у эукариот. Эпигенетика и болезни человека.

От эпигенеза Аристотеля и до эпигенетики . Эпигенетическая теория эволюции и эпигенетическая концепция ограничений эволюционного процесса П. Олберча. Популяционный онтогенез и концепция эпигенетического ландшафта популяции. Соотношение эпигенетической и реализационной изменчивости. Проблема связи ген – признак и рекурсивная программа онтогенеза. Соотношение понятий «изменчивость» и «биоразнообразие». Эпигенетика у дрожжей. Эпигенетика инфузорий. Эпигенетика у C. elegans. Эпигенетика у дрозофилы. Эпигенетика у растений. Геномный импринтинг – эпигенетическая система регуляции генов. Популяционная эпигенетика и соотношение роли «мутаций» и «модификаций» в эволюционных преобразованиях адаптивной нормы. Эпигенетическая нестабильность и заболевания человека.

Молекулярная биология нуклеиновых кислот (ОД. А.07)

Лекция 1. Физико-химические свойства и структурная организация нуклеиновых кислот.

Физико-химические свойства нуклеиновых кислот. Строение нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания. Молекулы ДНК и РНК.

Лекция 2. Уровни организации нуклеиновых кислот, их биосинтез и процессинг.

Геном, транскриптом. Репликация и транскрипция. Обратная транскрипция, биологическая роль обратной транскрипции. Механизмы регуляции репликации. Репликация кольцевых форм ДНК. Механизмы регуляции транскрипции. Ферменты нуклеинового обмена.

Лекция 3. Рекомбинантная ДНК.

Рекомбинантная ДНК. Трансформация и трансфекция. Векторные молекулы на основе фагов и плазмид. Бинарные векторы.

Семинар 1. ДНК-полимеразы.

Точность синтеза ДНК и механизм коррекции. Основные принципы репликации. Инициация цепей ДНК. Прерывистый синтез ДНК. Кооперативное действие белков репликативной вилки. Согласованность процессов репликации ДНК и клеточного деления.

Лекция 4. Методы амплификации, секвенирования нуклеиновых кислот, их химический синтез.

Мезофильные и термостабильные ДНК полимеразы. Полимеразная цепная реакция. Лигазная цепная реакция. Амплификация по типу катящегося кольца. Секвенирование нуклеиновых кислот ферментативным методом с дидезокситерминаторами. Полногеномное секвенирование. Химический синтез олигонуклеотидов.

ФАКУЛЬТАТИВНЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Нанобиотехнология (ФД. А.01)

Лекция 1. Место нанобиотехнологии в группе наук о Жизни. Практическое применение нанотехнологий в биологии и медицине.

Терминология и основные понятия в нанотехнологии. Размерность химических, биологических и биотехнологических объектов и систем. Краткая история нанотехнологии. Растущая роль нанотехнологических подходов в биологических и медицинских науках. Наноэкология. Использование нанотехнологических приемов в биологической и медицинской практике.

Лекция 2. Нанобиотехнологические частицы и устройства. Нанопорное секвенирование нуклеиновых кислот.

Понятие о нанобиотехнологических частицах и устройствах. Наночастицы золота, серебра. Квантовые точки. Графен и его свойства. Молекулярные конструкции на основе ДНК (оригами). Гибридизационая цепная реакция. Молекулярные моторы. Высокопроизводительное секвенирование нуклеиновых кислот новых поколений. Полногеномное секвенирование. Нанопоры.

Методы клеточной биологии (ФД. А. 02)

Лекция 1. История, теория и практика культивирования клеток млекопитающих. Оборудование, применяемое в клеточной инженерии. Принципы организации лаборатории клеточных культур.

История культивирования животных клеток. Важнейшие открытия современной биологии, послужившие фундаментом для возникновения клеточных технологий. Оборудование, применяемое в клеточной инженерии. Принципы организации лаборатории клеточных культур. Культуральная посуда. Боксовые помещения и ламинар - боксы. Лабораторные термостаты, СО2-инкубаторы, инвертированне микроскопы. Правила асептики при работе с культурами клеток. Питательные среды и условия культивирования. Состав. Принципы выбора питательных сред. Бессывороточные среды. Контаминация клеточных культур. Способы детекции контаминации. Микоплазменная контаминация.

Лекция 2. Типы клеточных культур. Получение, ведение, основные характеристики клеточных линий.

Основные понятия методологии культивирования клеток животных. Типы клеточных культур. Получение и ведение первичных культур клеток. Их характеристики. Особенности культивирования. Получение и ведение перевиваемых клеточных линий. Трансформация, иммортализованные линии. Лимит Хейфлика. Основные характеристики. Особенности культивирования. Клеточный цикл. Динамика роста клеток в культуре. Методы субкультивирования. Оценка жизнеспособности клеток в культуре. Методы оценки пролиферации и апоптоза клеток в культуре. Подсчет клеток.

Лекция 3. Методы функционального анализа культивируемых клеток.

Принципы проточной цитофлюорометрии. Подсчет клеток различных цитофенотипов в смешанной популяции с помощью проточного цитофлюориметра. Анализ клеточного цикла. ДНК-гистограммы. Трансфекция, векторы, используемые для переноса генетического материала в клетки животных. Способы трансфекции клеток млекопитающих. Иммуноцитохимия. Конфокальная и флюоресцентная микроскопия и ее применение для анализа клеток.

Семинар 1. Методы рекомбинации у прокариот

Трансформация. Открытие эффекта. Природа трансформирующего фактора. Особенности переноса генетического материала при трансформации. Компетентность. Проникновение ДНК донора в клетку реципиента, эффективность и механизм включения ДНК донора в геном реципиента. Генетическое картирование при трансформации: сцепление маркеров, рекомбинационный анализ.

Трансдукция. Неспецифическая, специфическая, абортивная трансдукция. Бактериофаги.

Конъюгация. Горизонтальный перенос генов из клетки в клетку. Стадии процесса конъюгации. Половой фактор f и состояние Hfr. Фактор F¢. Генетическое картирование бактерий. Генетическая карта хромосомы E. coli.

Семинар 2. Методы изучения генома прокариот.

Выявление фенотипической изменчивости.

Методы исследования генома бактерий. RAPD, ПДРФ - и KMRF анализ.

Применение генетических методов в диагностике инфекционных заболеваний.

Молекулярная систематика прокариот (ФД. А.03)

Лекция 1. Современное состояние систематики микроорганизмов. Систематика, филогения, таксономия микроорганизмов.

Краткая история систематики микроорганизмов. Проблемы систематики прокариот. Современное представление о таксонах прокариот. Термины "штамм" и "клон".

Лекция 2. Геном прокариот. Горизонтальный перенос генов.

Состав генома прокариот: хромосома, плазмиды, транспозоны. Виды плазмид. Перенос генов и рекомбинация: трансформация, трансдукция, конъюгация. Островки патогенности, sym островки.

Лекция 3. Филогения прокариот. Современные молекулярно биологические методы изучения филогении бактерий.

Консервативные и вариабельные гены прокариот. Выбор рРНК для решения проблем эволюционной систематики прокариот. 28S, 16S и 5S рРНК. Межгенные транскрибируемые спейсеры. Понижение сложности амплифицируемой ДНК с помощью ПЦР (метод RAPD), полиморфизм длин рестриктазных фрагментов генов рРНК, концевое мечение рестриктазных фрагментов (метод КМРФ) и другие молекулярно биологические методы, применяемые при систематике бактерий. Определение нуклеотидной последовательности. Сравнительный анализ нуклеотидных последовательностей. Международный банк нуклеотидных последовательностей (GenBank).

Лекция 4. Проблемы систематики прокариот на примере систематики азотфиксирующих клубеньковых бактерий.

Основные признаки клубеньковых бактерий: способность вступать в симбиоз с бобовыми растениями и фиксация атмосферного азота. Гены ответственные за азотфиксирующий симбиоз. Локализация данных генов. Плазмиды и мегаплазмиды. Филогения клубеньковых бактерий на основе нуклеотидной последовательности генов рРНК. Систематика, фенотип, филогения и их взаимосвязь.

Вирусология (ФД. А.04)

Лекция 1. Вирусы как особая форма существования живой материи.

Две формы существования вирусов: вирус покоящийся (вирусная частица) и внутриклеточный комплекс "вирус-клетка". Роль вирусов как регуляторов численности в экосистемах. Вирусы как болезнетворные агенты и как модели в молекулярно-биологических исследованиях. Химический состав вирионов – подцарства ДНК и РНК - содержащих вирусов. Теории происхождения вирусов. РНК-овый мир.

Лекция 2. Вирусы про - и эукариот. Современная таксономия вирусов.

Классификация вирусов. Бактериофаги. Вирогения и лизогения. Вирусы архей. Вирофаги. Горизонтальный перенос генов.

РНК и ДНК-содержащие вирусы растений. Вирусы грибов с митохондриальной локализацией. ДНК-содержащие вирусы насекомых.

ДНК - и РНК-содержащие вирусы позвоночных животных. Ретровирусы, как особая форма вирусов. Биобезопасность.

5.  САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА АСПИРАНТА

5.1. Основная дисциплина по специальности

Молекулярная биология

(206 часов)

№	Раздел дисциплины (количество часов самостоятельной работы)	Задания по самостоятельной работе аспирантов	Рекомендуемая литература	Форма контроля самост. работы
1.	Структура нуклеиновых кислот (8 часов)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1, 2, 3, 7, 10]	Тестовая контрольная работа
2.	Структурно-функциональная организация бактериальных и эукариотических геномов (8 часов)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1, 2, 3, 7, 10]	Тестовая контрольная работа
3.	Молекулярные механизмы копирования полинуклеотидов (8 часов)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1, 2, 3, 5, 7, 9, 11]	Тестовая контрольная работа
4.	Процессинг первичных РНК-транскриптов (8 часов)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1, 2, 3, 5, 7, 9, 11]	Тестовая контрольная работа
5.	Трансляция — рибосомальный синтез белка (8 часов)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1, 2, 3, 5, 7, 9, 11]	Тестовая контрольная работа

Рекомендуемая литература

Основная

1. , Севастьянова биология. М.: Академия, 2008.

2. Биохимия. В 3-х томах. М.: Мир, 1985.

3. Гены. М.: Мир, 1987.

5. и др. Молекулярная биология клетки. В 3-х томах. М.: Мир, 1994.

6. Биохимия и молекулярная биология. М., Книжный дом, 2004.

7. Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот (под ред. акад. ). М., Высшая школа, 1990.