Преподаватели и учебные курсы | Институт молекулярной генетики РАН

ЛЕКЦИОННЫЕ КУРСЫ В 2013-2015 ГОДАХ 
 
Программа обновленного курса лекций «Геномика, молекулярная биотехнология и медицина»
 
Молекулярная биология ДНК – основа биотехнологии (2 часа)
Преподаватель: академик РАН В.А. Гвоздев
 
Молекула ДНК. ДНК как основа генетической информации. Экспериментальные доказательства генетической функции ДНК. Конформации ДНК (А, В и Z-формы). Нуклеотидный состав ДНК и конформации ДНК. Большая и малые бороздки ДНК. Узнавание ДНК белками в малой и большой бороздке. Подвижность структуры ДНК. Свехспирализация. Неканонические структуры ДНК. Изгибы в ДНК (упаковка ДНК и регуляция транскрипции). Топоизомеры. Топоизомеразы. Полуконсервативная репликация ДНК. ДНК-полимеразы. Вилка репликации ДНК. Регуляция репликации ДНК у бактерий. Понятие о репликоне и репликаторе. Репликация у эукариот. Полирепликонное строение хромосомы. "Фабрики" репликации ДНК в ядре. Клеточный цикл эукариотической клетки. Теломераза и репликация ДНК у эукариот.
 
Механизмы транскрипции у прокариот (2 часа)
Преподаватель: д.б.н. А.В. Кульбачинский
 
Структура РНК-полимеразы и механизм синтеза РНК. Инициация синтеза РНК у прокариот, промоторы и опероны. Структура промоторов. Роль сигма-субединицы РНК-полимеразы в узнавании промотора. Разные классы сигма-субъединиц и их роль в переключении активности генов. Регуляция инициации транскрипции с участием белков–активаторов и репрессоров. Регуляция элонгации и терминации транскрипции. Регуляторные белки клетки и бактериофагов, изменяющие активность РНК-полимеразы в процессе элонгации транскрипции. Рибопереключатели и механизмы их действия. Основные методы исследования механизмов работы РНК-полимеразы и транскрипционных факторов. Сравнение основных принципов инициации транскрипции у бактерий и эукариот. Сходство структуры РНК-полимераз бактерий и эукариот, основные типы эукариотических РНК-полимераз. Главные транскрипционные факторы и коактиваторы транскрипции. Принцип действия энхансеров.
 
Механизмы регуляции транскрипции у эукариот (2 часа)
Преподаватель: к.б.н. Ю.Я. Шевелев
 
Структура корового промотора РНК-полимеразы II. Базальные факторы транскрипции. Активаторы и репрессоры. Энхансеры и сайленсеры. Хроматин. Нуклеосомная организация. Структура нуклеосомы. Хроматин-ремоделирующие комплексы. N-концевые модификации гистонов. Гистоновый код. Бромо- и хромодомены. Структурные и функциональные хроматиновые домены. Механизмы активации и репрессии транскрипции в домене. Механизм распространения гетерохроматина. Наследование эпигенетических состояний при репликации. Компартментализация генов в ядре как новый уровень регуляции генов.
  
Механизмы репликации ДНК (2 часа)
Преподаватель: д.б.н., проф. К.В. Северинов
 
Репликация ДНК хромосом – основа процесса передачи родительских признаков потомству. Регуляция репликации путем синтеза комплементарной нити на каждой из двух цепочек молекулы ДНК. Основные ферментативные и топологические проблемы этого процесса. Структурно–функциональный анализ фермента репликации – ДНК-зависимой ДНК-полимеразы. Минимальный набор белков для процесса репликации. Механизм репликации линейных концов ДНК в теломерной области хромосом.
 
Химическая коммуникация у бактерий: фундаментальные и прикладные аспекты (2 часа)
Преподаватель: д.б.н. И.А. Хмель
 
Основные принципы коммуникации бактерий - Quorum Sensing (QS) регуляции экспрессии генов. Типы QS систем и молекулярные механизмы коммуникации бактерий. Сигнальные молекулы, участвующие в функционировании QS систем регуляции. QS системы регуляции как глобальные регуляторы экспрессии генов. Роль QS систем в регуляции клеточных процессов: вирулентности патогенных и фитопатогенных бактерий, синтезе антибиотиков, ферментов, биолюминесценции, антагонистической активности, образовании биопленок. Новая стратегия антимикробной терапии, основанная на использовании ингибиторов
QS регуляции. Методы борьбы с биопленками бактерий – источником трудно излечиваемых хронических инфекций.
 
Трансгенные животные в биотехнологии (2 часа)
Преподаватель: д.б.н., проф. В.З. Тарантул
 
Общие понятия о трансгенах и трансгенных организмах. Методы получения трансгенных животных. Структура трансгенов. Механизм трансгеноза. Фундаментальные задачи, решаемые с использованием трансгенных организмов: изучение регуляции экспрессии и функции генов, механизмы эмбрионального развития, получение продуцентов. Инсерционный мутагенез. Токсикогенетика. Эмбриональные стволовые клетки. Химеры и их использование. Генный таргетинг: нокаут генов и генный нокин. Трансгеноз и клонирование животных. Трансгенные животные как биореакторы. Сельскохозяйственные трансгенные животные. Криоконсервация и пересадка ооцитов - новая технология размножения сельскохозяйственных, лабораторных и диких животных и сохранения видов и пород.
 
Внутриклеточная сигнализация (4 часа)
Преподаватель: д.б.н., проф. И.А. Гривенников
 
Пути передачи информации в эукариотических клетках. Рецепторы на поверхности эукариотических клеток. Краткая характеристика различных типов рецепторов. G-белки. Вторичные мессенджеры. Система протеинкиназ. Регуляция экспрессии генов. Иерархия регуляции. Факторы транскрипции. Протоонкогены (мембранные, ядерные и цитоплазматические). Роль протоонкогенов в развитии. Факторы роста, краткая характеристика. Молекулярная биология и функции фактора роста нервов в качестве примера. Регуляторные пептиды в качестве регуляторов функций эукариотических клеток.
 
Медицинская и этническая геномика (2 часа)
Преподаватель: д.б.н., проф. С.А. Лимборская
 
Геном человека,  основные  черты  организации. Полиморфные маркеры ДНК. Принципы картирования генов  наследственных  болезней.  Прогрессирующая мышечная дистрофия как пример локализации гена на хромосоме.  Типы  мутаций при  наследственных  заболеваниях. Динамические мутации, понятие антиципации. Молекулярная диагностика наследственных заболеваний. Полиморфизм генов  как  инструмент изучения  генома. Мультифакториальные заболевания.Болезнь Паркинсона как  пример   мультифакториального заболевания. Фармкогеномика  и  противоопухолевая терапия. Транскриптомные исследования в изучении  мультифакториальных  заболеваний  и в  анализе механизма  действия  лекарственных средств. Этногеномика. Изменение генофонда  народонаселения  во  времени  и  пространстве.
 
Молекулярная диагностика (2 часа)
Преподаватель: к.м.н. В.В. Демкин
 
Технологии, основанные на индикации нуклеиновых кислот: методы амплификации нуклеиновых кислот, компоненты и условия проведения полимеразой цепной реакции, методы анализа продуктов амплификации, микрочипы. Примеры решения конкретных диагностических задач. Технологии, основанные на индикации белков и других биомолекул. Иммуноферментый анализ.
 
Изотопно-меченные биологически активные соединения и биотехнология (2 часа)
Преподаватель: д.х.н. Г.В. Сидоров
 
Основные преимущества метода меченых атомов перед традиционными химическими и физико-химическими методами детектирования. Биогенные элементы (азот, кислород, водород, углерод, сера, фосфор), их изотопы. Наиболее распространенные изотопы для получения меченых биологически важных соединений, их основные характеристики. Основные методы синтеза изотопно-меченых соединений и используемое для этого исходное изотопное сырье. Радиоактивные изотопы и основные характеристики меченого соединения (молярная радиоактивность, химическая и радиохимическая чистота). Соединения, меченные углеродом-14 и тритием. Соединения, меченные тритием и основные способы их синтеза. Анализ и устойчивость изотопно-меченых соединений. Особенности работы с радиоактивно меченными соединениями, их радиометрия, дозиметрия и основные меры безопасности.
 
Антибиотики и устойчивость к ним бактерий (2 часа)
Преподаватель: д.б.н. М.А. Петрова
 
Антибиотики: понятие, история создания, классификация. Основные механизмы устойчивости к антибиотикам: энзиматическая инактивация (ацетилирование, фосфорилирование, гидролиз и др.), модификация молекулы-мишени, ограничение доступа антибиотика к мишени (выведение антибиотика из микробной клетки, нарушение проницаемости внешних мембран микробной клетки), образование метаболического «шунта». Роль горизонтального переноса генов и спонтанных мутаций в возникновении штаммов, обладающих множественной лекарственной устойчивостью.
 
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ К ЛЕКЦИОННЫМ КУРСАМ