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上卷3

第1章 基因表达的基本概念3

1.1引言3

1.2细胞内的转录与翻译3

1.2.1概述3

1.2.2转录4

1.2.3翻译6

1.2.4小结7

1.3转录调控8

1.3.1概述8

1.3.2 mRNA表达谱——转录组（transcriptome）9

1.3.3蛋白质表达谱——蛋白质组（proteome）11

1.3.4基因和蛋白质的相互作用——互作组（interactome）11

1.3.5转录装置与核心启动子13

1.3.6调节启动子16

1.3.7增强子16

1.3.8基因座控制区17

1.3.9基质附着区18

1.3.10隔绝子18

1.3.11 RIDGE——增强的基因表达区19

1.3.12增强子体19

1.3.13染色质20

1.3.14沉默子元件20

1.3.15转录因子、阻遏因子和辅助阻遏因子20

1.3.16表观遗传学22

1.3.17概括和总结23

1.4转录后调控23

1.4.1概述23

1.4.2 RNA稳定性和降解的调控23

1.4.3转录延伸的调控25

1.4.4前体mRNA的差别／可变剪接28

1.4.5反式RNA剪接28

1.4.6 mRNA转运的调控29

1.4.7定向的细胞内mRNA定位29

1.4.8 mRNA聚腺苷酸化的调控32

1.4.9反义RNA34

1.4.10 RNA编辑34

1.4.11小结36

1.5蛋白质的翻译后修饰37

1.5.1概述37

1.5.2蛋白质的酶促剪切38

1.5.3乙酰化38

1.5.4（聚）异戊二烯基化38

1.5.5甲基化39

1.5.6硫酸化39

1.5.7磷酸化39

1.5.8泛素化39

1.5.9糖基化40

1.5.10小结41

1.6 mRNA与蛋白质表达的相关性41

1.6.1概述41

1.6.2 mRNA水平和蛋白质的表达：相关性和差异性42

1.6.3小结44

1.7持家基因及内部和外部的标准45

1.7.1什么是持家基因45

1.7.2重要持家基因概述46

1.7.3其他常用的持家基因47

1.7.4新确定的维持基因47

1.7.5定量方法49

1.7.6小结50

1.8不同基因表达技术的分类50

1.8.1概述50

1.8.2从单个基因到转录组51

1.8.3分类的方法51

1.8.4小结53

1.9总结53

1.10参考文献54

第2章 样品制备与辅助工具71

2.1引言71

2.2细胞和组织的制备72

2.2.1免疫法纯化细胞72

2.2.2差速离心／反向洗脱74

2.2.3表面亲和层析75

2.2.4密度梯度离心76

2.2.5流式细胞术77

2.2.6组织微分离技术85

2.2.7各种细胞的分离和培养技术91

2.3核酸和蛋白质的制备91

2.3.1概述91

2.3.2总RNA和mRNA的分离92

2.3.3分离前RNA的稳定性96

2.3.4从培养的细胞和组织中制备蛋白质样品98

2.4总结102

2.5参考文献102

第3章 mRNA表达的分析方法113

3.1引言113

3.2基于杂交原理的方法113

3.2.1分支DNA分析113

3.2.2 Northern印迹及相关技术115

3.2.3核连缀转录分析120

3.2.4消减杂交123

3.2.5荧光微珠上的多重DNA和RNA分析172

3.2.6核糖核酸酶保护实验176

3.2.7虚拟Northern印迹179

3.3基于PCR原理的方法184

3.3.1双链cDNA末端限制片段扩增184

3.3.2带有接头的竞争PCR192

3.3.3基于cDNA的扩增片段长度多态性指纹图谱197

3.3.4竞争性RT-PCR204

3.3.5基因表达指纹图谱208

3.3.6基于索引的差异显示212

3.3.7 cDNA 3′端分子索引215

3.3.8彩色模块组合式引物的多元PCR220

3.3.9有序差异显示224

3.3.10编码序列的优先扩增228

3.3.11 RNA随机引物PCR指纹分析232

3.3.12实时逆转录聚合酶链式反应236

3.3.13限制性显示聚合酶链式反应245

3.3.14序列非依赖性引物RT-PCR249

3.3.15靶向显示253

3.4基于其他原理的基因表达分析方法255

3.4.1限制性标志cDNA扫描255

3.4.2 RNA图谱法260

3.5总结263

3.6参考文献263

下卷287

第4章 mRNA表达的高通量分析方法287

4.1引言287

4.2基于杂交的技术287

4.2.1 DNA微阵列287

4.2.2寡核苷酸指纹图谱324

4.2.3 Quantikine？mRNA分析329

4.3基于PCR的技术334

4.3.1基因表达扩增差异334

4.3.2数字表达模式展示技术338

4.3.3自动荧光mRNA差异显示345

4.3.4 Gene Calling351

4.3.5介导式扩增片段长度多态性分析354

4.3.6基因表达快速分析357

4.3.7差异序列限制酶分析362

4.3.8全基因表达分析370

4.4基于测序的技术376

4.4.1大规模平行信号测序376

4.4.2基因表达系列分析385

4.4.3微量SAGE389

4.4.4 miniSAGE396

4.4.5开放阅读框表达序列标签397

4.4.6 PCR-SAGE与SAGE-Lite401

4.4.7 SADE——SAGE adaption for downsized extracts404

4.4.8表达序列标签的串联排列407

4.5总结412

4.6参考文献412

第5章 蛋白质表达分析439

5.1引言439

5.2样品的分离440

5.2.1概述440

5.2.2常规的平板电泳440

5.2.3高效液相层析444

5.2.4毛细管电泳与毛细管电层析446

5.2.5多相分离446

5.2.6新方法447

5.2.7小结448

5.3利用质谱技术检测与鉴别蛋白质449

5.3.1概述449

5.3.2质谱的工作原理449

5.3.3蛋白质组质谱454

5.3.4实例：未知蛋白质的分离与鉴定458

5.3.5通过质谱能否进行定量分析459

5.3.6蛋白质修饰分析460

5.3.7蛋白质三级结构分析461

5.3.8完整蛋白及非共价连接的蛋白复合体461

5.3.9亲和质谱463

5.3.10总结和展望463

5.4蛋白质微阵列463

5.4.1概述463

5.4.2原理与基础，结果及应用464

5.4.3讨论470

5.5利用免疫测定方法进行蛋白质表达分析470

5.5.1概述470

5.5.2免疫测定试剂471

5.5.3免疫分析实验的设计472

5.5.4标记种类474

5.5.5干扰479

5.5.6总结481

5.6流式细胞术与蛋白质表达分析481

5.6.1概述481

5.6.2基本原理482

5.6.3结果483

5.6.4讨论486

5.7总结486

5.8参考文献487

第6章 原位和体内的mRNA及蛋白质表达分析方法495

6.1引言495

6.2原位杂交、免疫细胞化学和免疫组织化学495

6.2.1概述495

6.2.2原位杂交（ISH）496

6.2.3免疫细胞化学和免疫组织化学501

6.2.4先进技术502

6.2.5在药物效用和毒性研究上的应用503

6.3活细胞中RNA的观测504

6.3.1概述504

6.3.2荧光体内杂交504

6.3.3在体内观测RNA的其他方法508

6.4 MRI——磁共振成像510

6.4.1概述510

6.4.2运用电磁开关进行mRNA成像510

6.4.3采用靶点探针的蛋白质成像512

6.4.4高通量成像512

6.4.5磁共振敏感性标记基因512

6.5 MRS——磁共振光谱515

6.5.1概述515

6.5.2原理和基础516

6.5.3 mRNA的体内光谱和蛋白表达517

6.5.4讨论519

6.6 PET——正电子发射X线断层摄影术520

6.6.1概述520

6.6.2从临床PET到小型实验动物的定量X线断层摄影术522

6.6.3以PET进行分子成像和基因表达成像的实例522

6.6.4肿瘤学中的定量成像522

6.6.5转基因和内源基因表达的定量成像523

6.6.6讨论和总结525

6.7 SPECT——单光子发射计算机X线断层摄影术525

6.7.1概述525

6.7.2原理和基本要素526

6.7.3基因表达的直接成像528

6.7.4表达蛋白介导的间接成像528

6.7.5总结529

6.8体内光学成像529

6.8.1概述529

6.8.2荧光蛋白531

6.8.3生物发光531

6.8.4 NIRF——近红外荧光成像531

6.8.5酶敏感、可激发的NIRF探针532

6.9总结533

6.10参考文献534

第7章 计算方法和生物信息学工具542

7.1引言542

7.2表达序列标签比较分析542

7.2.1概述542

7.2.2 EST内容分析之前的处理543

7.2.3 EST中的基因和基因注释信息544

7.2.4比较基因组学中的EST545

7.2.5利用EST聚类的计算机扣除546

7.2.6 EST数据的保存和cDNA克隆发布中心547

7.3数据管理和数据挖掘548

7.3.1概述548

7.3.2建立可测试方式550

7.3.3数据挖掘的策略552

7.3.4小结554

7.4不同来源的高通量基因表达数据的整合554

7.4.1概述554

7.4.2走向数据整合554

7.4.3实现数据整合的起始步骤555

7.4.4结论555

7.5基因表达数据的聚类分析555

7.5.1概述555

7.5.2基因表达聚类的信息内容556

7.5.3相似阵列和基因表达阵列557

7.5.4聚类算法557

7.5.5基因表达簇的评估560

7.5.6结论561

7.6真核生物基因组启动子的搜寻561

7.6.1概述561

7.6.2真核生物的转录调控561

7.6.3有关转录调控的数据库562

7.6.4用芯片研究基因表达调控563

7.6.5结论569

7.7 GeneEMAC——基因表达的三维造影569

7.7.1概述569

7.7.2 GeneEMAC概念的原理和基础571

7.7.3样品准备571

7.7.4显微镜方法和数码图像处理572

7.7.5模型造影572

7.7.6实例573

7.7.7讨论574

7.8基于RNA的基因表达数据库和分析工具574

7.8.1概述574

7.8.2 ASDB——可变剪接数据库577

7.8.3 AsMamDB——哺乳动物可变剪接数据库578

7.8.4 BodyMap——人类和小鼠的解剖基因表达数据库578

7.8.5人类器官和细胞类型的CYTOMER基因表达数据库578

7.8.6基因表达的三维可视数据库580

7.8.7 dbEST——表达序列标签数据库581

7.8.8 DDD——数字差异显示581

7.8.9人类基因组和转录本的基因表达IMAGE资料库582

7.8.10 GencartaTM数据库583

7.8.11 GEO——基因表达综合数据库584

7.8.12 GXD——小鼠基因表达数据库584

7.8.13 ISG数据库——干扰素刺激的基因数据库585

7.8.14 肾脏发育数据库586

7.8.15 MAGEST——Maboya基因表达模式和序列标签数据库586

7.8.16 MethDB——DNA甲基化数据库587

7.8.17 EMAGE——爱丁堡小鼠图谱基因表达数据库588

7.8.18 RAD——RNA丰度数据库589

7.8.19 Rochester肌肉数据库589

7.8.20 SAGEmap——基因表达系列分析标签到基因图谱数据库590

7.8.21 SGD——酵母基因组数据库及其表达网络591

7.8.22 SMD——斯坦福微阵列数据库591

7.8.23 TRIPLES——酵母转座子插入表型、定位和表达数据库592

7.8.24 UTRdb和UTRsite——真核生物mRNAs 5′和3′非翻译区序列和功能元件的特化数据库593

7.8.25 yMGV——酵母微阵列总体浏览器594

7.9蛋白质基因表达数据库及其分析工具595

7.9.1蛋白质基因表达数据库简介595

7.9.2蛋白组分析数据库596

7.9.3 SWISS-2DPAGE——双向聚丙烯酰胺凝胶电泳数据库597

7.10因特网上更多的基因表达数据库598

7.11总结605

7.12参考文献605

索引636