Transposons and the Dynamic Genome pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Volff, Jean-Nicolas 编

出品人:

页数:184

译者:

出版时间:

价格:$ 236.17

装帧:

isbn号码:9783642020049

丛书系列:

图书标签:

Transposons
Genome Dynamics
Molecular Biology
Genetics
Epigenetics
Evolutionary Biology
Genomics
Mobile Genetic Elements
DNA
Mutation

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具体描述

There are only few major key functions that lie beneath the fundamental architecture of metabolism and life. These are multiplication, variation and heredity. Only if these factors interact synergistically can Darwinian selection power the evolution of biodiversity. Transposable elements have always played a major role in this process. The genomes of all organisms consist of chromosomes that are built up of double-stranded nucleic acid chains on whose stability and integrity the existence of cells depend. While DNA repair warrants the chemical integrity of DNA and protects it from metabolic and environmental mutagens, meiotic recombination and transposable element activity appear to counteract the molecular guardians of genome stability. Transposable elements and their kind often make up the bulk of genomic DNA, often approaching 50% of the genome. By contrast, the classic genes represent as little as 1.8% of genomic DNA, in case of the human genome. This volume gives an overview on mobile DNA and how such contradiction to the obligatory stability of genomes can be understood. Obviously, an understanding can only be achieved by cutting deeply into the evolutionary history of life along with the evolution of transposable elements and dynamic genomes. This book therefore also celebrates Charles Darwina (TM)s 200th birthday. The reader is challenged to view the role of movable DNA along historical roots from the levels of cells to populations to biological species integrating the accompanying molecular evolution of host, cell and genome interaction. One will witness even the reactivation of a long since dead, fossil transposable element and the infection of germline cells by the first established, mobile and endogenous insect retrovirus.

《转座子与动态基因组》并非一本聚焦于转座子本身的详尽论述，而是以一个更为宏观和动态的视角，深入探讨了生命体基因组演变过程中，那些促成其“动态”特性的关键力量与机制，而转座子，正是其中至关重要的一环，但并非全部。本书旨在带领读者踏上一场探索基因组奥秘的旅程，揭示隐藏在看似稳定遗传物质背后，那股永不停息的变革力量。我们并非仅仅关注转座子这一类DNA序列的“跳跃”与“复制”，而是将其置于一个更广阔的生物学背景下，审视它们如何在数百万年的进化历程中，塑造、重塑乃至驱动着不同物种的基因组结构、功能和适应性。第一部分：基因组的“静”与“动” 在深入探讨动态机制之前，本书将首先为读者构建一个对基因组基本概念的理解框架。我们将从细胞核内的DNA螺旋谈起，介绍染色体的组织方式，以及基因组作为生命蓝图的核心作用。然而，我们不会停留于“静态”的描述，而是会立即引出“动态”这一概念。经典遗传学的视角与局限：回顾孟德尔定律等经典遗传学理论，它们成功解释了遗传的稳定性和规律性，但对基因组在更长进化尺度上的变异和适应性变化，则显得力有未逮。基因组的“沉默”与“活跃”：探讨基因组中是否存在“沉默”的区域，以及这些区域的功能。同时，引入基因表达调控的概念，理解基因何时“活跃”，何时“沉默”，这本身就是基因组动态性的体现。进化压力下的基因组选择：介绍自然选择如何作用于基因组层面，哪些变化会被保留，哪些会被淘汰。这为理解基因组动态性背后的驱动力奠定基础。第二部分：转座子的“隐形”作用与“可见”影响本书的核心之一，便是将转座子从一个相对“边缘”的遗传学概念，提升到其在基因组演变中不可或缺的地位。然而，我们不会仅仅罗列转座子的种类和移动方式。转座子的定义与多样性：简要介绍转座子的基本定义——能够从基因组的一个位置移动到另一个位置的DNA序列。我们将深入探讨不同类别的转座子，例如Class I (RNA intermediate) 和 Class II (DNA intermediate) 转座子，及其各自的复制和插入机制。 “跳跃”的意义：重点不在于转座子“跳”本身，而是“跳”之后可能带来的后果。我们将详细阐述转座子插入到不同基因组区域可能产生的影响，例如：插入突变：直接破坏基因的编码区，导致功能丧失。调控元件的扰动：插入到基因的启动子、增强子或沉默子区域，从而改变基因的表达水平和模式。这可能带来意想不到的表型变化。基因内部的重排：插入到基因的内含子或外显子之间，可能导致外显子跳过、异位组合等，产生新的蛋白质变异体。转座子作为“基因组的工程师”：探讨转座子如何通过大规模的插入和扩增，改变基因组的大小和结构。例如，它们可以创造新的基因，参与基因融合，甚至促进基因家族的形成。转座子的“沉默”机制：意识到转座子也可能被宿主基因组“控制”。介绍DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传学机制如何抑制转座子的活性，以维持基因组的稳定性。这揭示了转座子与宿主基因组之间复杂的“博弈”关系。第三部分：超越转座子——驱动基因组动态性的多元力量将视角从转座子本身扩展开来，本书将深入探讨其他同样重要的、促成基因组动态变化的因素。转座子只是其中一股强大的驱动力，但并非唯一。基因复制与基因组扩张：探讨整个基因或基因组片段复制的机制。基因复制为新基因的演化提供了“原材料”，使得一个基因可以承担原有的功能，而另一个复制的副本则可以自由地发生突变，产生新的功能。基因丢失与基因组的“精简”：并非所有基因的保留都是有利的。介绍基因丢失的机制，以及在特定环境下，基因组的“精简”为何是一种适应性策略。基因水平转移（Horizontal Gene Transfer, HGT）：尤其在微生物中，基因可以跨越物种界限进行传递。介绍HGT的机制，以及它如何快速地引入新的基因和功能，加速物种的适应和进化。基因组重排与染色体变异：探讨染色体结构变异，如倒位、易位、缺失、重复等。这些大规模的基因组重排，往往对生物体产生显著的影响，甚至可能导致新物种的形成。基因调控网络的重塑：基因组的动态性不仅仅体现在DNA序列本身的变化，更体现在基因表达调控的改变。探讨转录因子、非编码RNA（microRNAs, lncRNAs）等如何相互作用，形成复杂的调控网络，这些网络的动态变化是生物体适应环境的关键。第四部分：转座子与基因组动态性在进化和疾病中的角色本书的最终目标，是将理论知识与生物学实际应用相结合。转座子与物种进化：整合前文所讲的转座子的各种“行为”，深入探讨它们如何在不同物种的进化史中扮演角色。例如，转座子在植物基因组的膨大、昆虫的抗药性产生、脊椎动物的神经系统发育等方面的贡献。基因组动态性与疾病：探讨基因组的动态性如何与人类疾病相关联。转座子激活引起的疾病：介绍某些转座子在特定疾病状态下（如癌症、神经退行性疾病）的异常激活，以及它们如何导致基因组不稳定，引发疾病。基因组重排与癌症：阐述基因组结构变异如何导致原癌基因的激活或抑癌基因的失活，从而驱动肿瘤的发生发展。基因调控失常与疾病：探讨基因表达调控网络的紊乱如何导致各种遗传性疾病和复杂疾病。利用基因组动态性进行生物技术应用：展望如何利用我们对基因组动态性，特别是转座子机制的理解，来开发新的生物技术工具，例如基因编辑技术（CRISPR-Cas9本身就借鉴了生物体自身的DNA转移机制），以及基因治疗策略。总结：《转座子与动态基因组》并非一本孤立地介绍转座子“是什么”的书。它是一部关于生命如何不断演进，基因组如何保持活力，以及在这一过程中，转座子与其他关键力量如何协同作用，共同塑造生命多样性的“叙事史诗”。本书旨在为读者提供一个全新的视角，认识到基因组并非静止不变的蓝图，而是一个充满活力、不断适应和创新的复杂系统。通过深入理解这些动态机制，我们不仅能更好地理解生命的本质，也能为应对疾病和推动生物技术发展提供新的思路。本书将吸引所有对生命进化、遗传学、分子生物学以及生物技术前沿感兴趣的读者。