Structure And Function Of The Bacterial Genome

作者：Charles J.Dorman

出版：Wiley &Sons, Inc.

索书号：Q939.103/D712/2020/Y

ISBN: 978-1-11930-879-9

藏书地点：武大外教中心

细菌基因组的研究主要分为DNA 的提取及测序、基因组组装、基因组完成(Genome finishing)、基因预测、基因注释和基因组比较分析六大策略。

细菌的基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成细菌的染色体相对聚集在一起，形成一个较为致密的区域，称为类核（nucleoid）。类核无核膜与胞浆分开，类核的中央部分由RNA和支架蛋白组成，外围是双链闭环的DNA超螺旋。染色体DNA通常与细胞膜相连，连接点的数量随细菌生长状况和不同的生活周期而异。在DNA链上与DNA复制、转录有关的信号区域与细胞膜优先结合，如大肠杆菌染色体DNA的复制起点（OriC）、复制终点（TerC）等。细胞膜在这里的作用可能是对染色体起固定作用，另外，在细胞分裂时将复制后的染色体均匀地分配到两个子代细菌中去。有关类核结构的详细情况尚不清楚。

细菌基因组具有操纵子结构，其中的结构基因为多顺反子，即数个功能相关的结构基因串联在一起，受同一个调节区的调节。数个操纵子还可以由一个共同的调节基因（regulatorygene），即调节子（regulon）所调控。

在大多数情况下，结构基因在细菌染色体基因组中都是单拷贝，但是编码rRNA的基因rrn往往是多拷贝的,这样可能有利于核糖体的快速组装，便于在急需蛋白质合成时细胞可以在短时间内有大量核糖体生成。

细菌基因组和病毒的基因组相似，不编码的DNA部份所占比例比真核细胞基因组少得多。细菌基因组具有编码同工酶的同基因（isogene），例如，在大肠杆菌基因组中有两个编码分支酸（chorismicacid）变位酶的基因，两个编码乙酰乳酸（acetolactate）合成酶的基因。与病毒基因组不同的是，在细菌基因组中编码顺序一般不会重叠，即不会出现基因重叠现象。

在DNA分子中具有各种功能的识别区域，如复制起始区OriC，复制终止区TerC,转录启动区和终止区等。这些区域往往具有特殊的顺序，并且含有反向重复顺序。在基因或操纵子的终末，往往具有特殊的终止顺序,它可使转录终止和RNA聚合酶从DNA链上脱落。例如大肠杆菌色氨酸操纵子后尾含有40bp的GC丰富区，其后紧跟AT丰富区，这就是转录终止子的结构。终止子有强、弱之分，强终止子含有反向重复顺序，可形成茎环结构，其后面为polyT结构，这样的终止子无需终止蛋白参与即可以使转录终止。而弱终止子尽管也有反向重复序列，但无polyT结构，需要有终止蛋白参与才能使转录终止。

《细菌基因组的结构和功能》一书于2020年由Wiley &Sons, Inc.出版，作者是Charles J.Dorman。本书共分为8个章节，每个章节包括众多小节，均由相关领域的专家编著。本书试图组织细菌基因组的结构和功能最重要的特点，旨在向读者介绍模式细菌中全球基因调控的复杂性，以及这些调控如何与细菌类核结构相关等信息。本书将不详细描述基因组容器(细胞包膜)以及构建和维护基因组的代谢过程和组件，专注于讨论“类核”、“细胞周期”、“细菌代谢”、“基因调控”、“运输”等相互隔离的细菌细胞系统和过程。

几十年来，分子微生物学已经揭示了这些机器和过程的细节，并大大深化了我们对基因组本身的理解。《细菌基因组的结构和功能》一书中，作者通过自1981年以来对细菌基因组领域的研究，以及仔细阅读这期间这些领域的理解发展，为读者提供了庞大系统的信息。作为分子生物学专业研究读物，本书观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，知识网络系统，应用性强，对于分子生物学领域的人员来说，是一本值得推荐的专业书籍。

本书目录：

1细菌基因组-基因在哪里

1.1基因组哲学

1.2细菌染色体

1.3染色体复制:起始

1.4染色体复制:延伸

1.5染色体复制:终止

1.6复制生产物理连接的产品

1.7姐妹染色体脱接

1.8分辨染色体二聚体染色体复制产物的分离

1.10染色体起源的极性拴系

1.11一些细菌染色体是线性的

1.12有些细菌有不止一条染色体

1.13质粒

1.14质粒复制

1.15质粒分离

1.16类核

1.17染色体有环状结构域

1.18染色体的宏观结构

1.20 SeqA和类核组织

1.21MukB，凝缩蛋白

1.22 matP, matS场地和Ter组织

1.23MaoP和maoS位点

1.24 SlmA和类核闭塞

1.25最小系统和Z环定位

1.26细菌类核中的DNA

1.27DNA拓扑

1.28DNA拓扑异构酶:DNA Gyrase

1.29DNA拓扑异构酶:DNA拓扑异构酶IV

1.30DNA拓扑异构酶:DNA拓扑异构酶I

1.31DNA拓扑异构酶:DNA拓扑异构酶III

1.32 DNA复制和转录改变DNA的局部拓扑

1.33转录及拟核结构

1.34拟核相关蛋白（NAPs）及拟核结构

1.35DNA弯曲蛋白整合宿主因子(IHF)

1.36 HU，具有一般DNA结合活性的NAP

1.37用途广泛的FIS蛋白

1.38 FIS和生长早期指数期

1.39 FIS和严格响应

1.40 FIS和DNA拓扑

1.41 Ferritin-Like Dps和Curved-DNA-binding蛋白CbpA

1.42 H-NS蛋白: 转录的消音器

1.43 StpA: H-NS 的旁系同源

1.44 H-NS同源由质粒、噬菌体编码

1.45 H-NSB/Hfp和H-NS2: HGT起源的H-NS同系物H-NS-Like蛋白质

1.46截短H-NS蛋白

1.47 Hha样蛋白质

1.48其他H-NS同源物：来自EPEC的Ler蛋白

1.49 H-NS的功能性同源物

1.50 H-NS功能同源物: 来自芽孢杆菌的Rok

1.51 H-NS功能同源物: 来自放线菌的Lsr2

1.52 H-NS功能同源物: 来自假单胞菌的MvaT

1.53亮氨酸反应调节蛋白(LRP)

1.54小的，酸溶的孢子蛋白

2动态基因组的保存和进化

2.1颠覆性影响：突变

2.2染色体重复序列及其对遗传稳定性的影响

2.3偶然性位点与微生物品种的产生

2.4Rhs:重排热点

2.5REP序列

2.6RIB/RIP、BIME-1及BIME-2元素

2.7ERIC序列

2.8重复介导重排:机制和频率

2.9位点特异性重组与表型多样性

2.10位点特异性重组:噬菌体

2.11Lambda裂解/溶源决策

2.12酪氨酸整合酶

2.13丝氨酸转化酶

2.14大丝氨酸重组酶

2.15转座和转座元件

2.16转座途径

2.17Peel-and-paste换位

2.18换位控制

2.19宿主因子和转座整合和共轭元素(ICE)

2.22内含子

2.23水平基因转移

2.24区分自我与非自我

2.25区分自我和非自我:CRISPR-Cas系统

2.26区分自我和非自我:Argonaute蛋白

2.27区分自我与非自我:限制性内切酶/甲基化酶

2.28区分自我与非自我:BREX

2.29自我牺牲和其他涉及毒素-抗毒素系统的行为

2.30保守力量:DNA修复和同源重组

2.32 RecA、LexA和SOS响应

2.33Holliday连接

2.34错配修复

2.35非同源端连接

3基因控制:转录及其调控

3.1转录:不仅仅是转录遗传信息

3.2RNA聚合酶

3.3核心酶

3.4西格玛因子(和反西格玛因子)

3.5启动子

3.6严格调控的启动子

3.7转录因子和RNA聚合酶

3.8转录起始

3.9转录延伸

3.10转录终止:内在的和Rho依赖的终止子

3.11Rho和导入基因

3.12 Rho, R-Loops和DNA超螺旋

3.13 Rho和反义转录本

3.14抗终止:来自噬菌体研究的见解

3.15突变中的转录

4基因控制:RNA水平的调控

4.1反义转录与基因顺式调控

4.2反式调控的RNA

4.3 DsrA和RpoS/H-NS连接

4.4sRNA周转

4.5DEAD-box蛋白

4.6RNA伴侣蛋白

4.7 StpA, H-NS和RNA结合

4.8mRNA的降解

4.9 RNA折叠与基因调控

4.10转录衰减

4.11核糖体

4.12 RNA作为类核的结构成分

5基因控制:蛋白质水平的调控

5.1超越DNA和RNA的控制

5.2翻译机制与控制:tRNA和rRNA

5.3翻译机制与控制:核糖体

5.4翻译起始

5.5翻译延申

5.6伸长因子P (EF-P)

5.7翻译终止

5.8蛋白质分泌

5.9蛋白分泌:Sec途径

5.10蛋白质分泌的双精氨酸易位(Tat)途径

5.111型分泌系统(T1SS)

5.122型分泌系统(T2SS)

5.133型分泌系统(T3SS)

5.144型分泌系统(T4SS)

5.155型分泌系统(T5SS):自动输送器

5.16 6型分泌系统(T6SS)

5.17革兰氏阳性菌的蛋白分泌:SecAl, SecA2和SrtA 1677型分泌系统(T7SS)

5.19蛋白质修饰:乙酰化168

5.20蛋白质修饰:糖基化

5.21蛋白质修饰:磷酸化

5.23小蛋白

5.24硒半胱氨酸和吡咯赖氨酸:第21和第22氨基酸

6基因控制与细菌生理

6.1细菌的生长周期

6.2生理变化贯穿整个生长周期

6.3遗传同质性产生生理多样性

6.4细菌经济学一些基本原则

6.5碳源与代谢

6.6基因控制和碳源利用

6.7无氧呼吸

6.8ArcA，移动遗传元素和HGT

6.9细菌生活中的压力和压力生存

6.10氧气压力

6.11铁饥饿

6.12铁载体和铁捕获

6.13TonB-Dependent转运蛋白

6.14基因调控与铁转

6.15铁的储存和稳态

6.16细菌的渗透胁迫和水分关系

6.17信号分子与压力

6.18严格的响应

6.19酸胁迫反应的调节

6.20碱性pH胁迫反应

6.21运动性和趋化性

6.22群体感应

6.23生物膜

6.24“欺骗”作为一种生活方式策略

6.25体温调节

6.26表观基因组学和相变

6.27一些统一的主题

7基因控制: H-NS的整体调控

7.1H-NS是整体监管机构

7.2H-NS和外源DNA

7.3H-NS和异种基因沉默:三个案例研究

7.4霍乱弧菌H-NS毒力调控因子

7.5霍乱弧菌的HGT: CTXt噬菌体和VPI1岛

7.6ToxRS, ToxT, TcpPH监管网络

7.7由VpsR, VpsT和HapR控制

7.8群体感应与霍乱

7.9甲壳素和HGT

7.10福氏志贺菌H-NS毒力调控子

7.11志贺氏杆菌感染

7.12VirF AraC-Like转录因子

7.13VirB:从质粒划分系统中招募

7.14志贺菌毒力质粒

7.15沙门氏菌H-NS毒力基因调控

7.16沙门氏菌致病性岛(SPI)

7.17SlyA, PhoP/Q, SPI基因表达

7.18 SPI1和SPI2的基因控制

8基因组结构和功能的综合观点

8.1网络与层次结构

8.2规则、刺激和异质性/Netarchies

8.3转录突发性与调控噪声

8.4基因位置的意义

8.5信使RNA在细菌中可能不能自由扩散很远

8.6 RNA聚合酶活性与基因组组织

8.7折叠染色体中的基因-基因相互作用

8.8 作为整体调节器的DNA超级螺旋

8.9类核塑造

8.10合成生物学

参考文献

索引

邹娟武大生科院博士研究生