Gene Family Targeted Molecular Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Lackey, Karen

出品人:

页数:364

译者:

出版时间:2008-12

价格:846.00元

装帧:

isbn号码:9780470412893

丛书系列:

图书标签:

• 基因家族
• 分子设计
• 靶向设计
• 生物信息学
• 计算生物学
• 蛋白质工程
• 药物设计
• 基因工程
• 合成生物学
• 系统生物学

基因家族导向的分子设计：探索生命密码的奥秘与应用 生命，以其纷繁复杂的分子机器和精巧绝伦的调控网络，持续激发着人类的探索欲望。在这些生命奥秘的深处，基因家族扮演着至关重要的角色，它们是承载遗传信息、指导生命过程的基石，也是生物多样性和适应性的源泉。本书《基因家族导向的分子设计》并非直接阐述某个具体的基因家族如何被设计，而是以一个宏观的视角，深入探讨“基因家族”这一概念本身在分子设计领域所蕴含的潜力和已实现的辉煌成就。我们旨在揭示，理解和操纵特定基因家族的成员及其调控机制，是如何成为现代生物技术、药物开发、农业改良乃至环境可持续性解决方案的强大驱动力。 本书的内容将围绕以下几个核心维度展开，力求为读者呈现一个全面且深入的图景： 第一部分：基因家族的本质与演化——理解设计的基础 在踏上分子设计的征程之前，我们必须对“基因家族”这个概念有一个清晰而深刻的认识。本部分将从基因组学的角度出发，详尽地剖析基因家族的形成机制。我们将探讨基因重复（gene duplication）、基因转换（gene conversion）、染色体重排（chromosomal rearrangements）等关键演化过程，如何促使单个祖先基因分化出具有相似但又各具特异功能的成员群体。我们会深入研究不同物种中常见的基因家族，例如类固醇激素受体家族、转录因子家族、酶家族（如激酶家族、蛋白酶家族）等，阐述它们在生物体内扮演的多样化角色，以及它们之间微妙的相互作用和协同工作模式。 此外，我们还将重点关注基因家族的演化历史，分析它们如何随着环境变化和物种适应而不断演变和优化。了解基因家族的演化路径，不仅有助于我们理解现有生物体的功能，更能为我们预测未来可能的演化方向，从而指导我们进行更具前瞻性的分子设计。我们将介绍利用比较基因组学、系统发生学分析等工具，如何追溯基因家族的起源和演化轨迹，为后续的分子设计提供坚实的理论基础。 第二部分：基因家族的分子机制——设计的目标与策略 理解了基因家族的宏观结构和演化，本部分将聚焦于基因家族成员在分子层面的运作机制。我们将详细解析这些基因家族的成员如何通过蛋白质的结构、功能、相互作用、以及其在细胞内的定位和调控网络来实现其生物学功能。 蛋白质结构与功能的关系： 我们将深入探讨蛋白质的二级、三级、四级结构如何决定其特异性功能。以酶家族为例，我们会分析不同成员的活性位点、底物结合域、变构调节位点的细微差异，如何导致它们催化不同的生化反应，或者对同一反应表现出不同的催化效率和特异性。我们将介绍结构生物学技术，如X射线晶体学、核磁共振（NMR）、冷冻电镜等，如何帮助我们解析这些蛋白质的精确三维结构，为理性设计提供直观的依据。 基因家族的相互作用网络： 多数基因家族的成员并非孤立存在，而是嵌入到复杂的分子调控网络中。我们将分析基因家族成员之间、以及它们与其他蛋白、核酸、小分子之间的相互作用。例如，许多转录因子家族成员会形成复杂的调控复合物，共同调控下游基因的表达。我们将介绍蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）研究的技术，如酵母双杂交（Y2H）、质谱联用技术（MS/MS）等，以及这些相互作用如何成为我们设计干预靶点的关键。 基因家族的表达调控： 基因家族的成员并非以恒定的水平表达，其表达受到严格的调控。我们将探讨转录水平（启动子、增强子、沉默子、转录因子结合位点）、转录后修饰（mRNA剪接、稳定性、翻译调控）、以及蛋白质水平（磷酸化、糖基化、泛素化等）的调控机制。理解这些调控机制，对于我们在特定时间、特定地点、以特定水平“开启”或“关闭”基因家族成员的表达至关重要。我们将介绍基因组学技术，如ChIP-seq、RNA-seq、ATAC-seq等，如何帮助我们绘制这些调控网络。 第三部分：基因家族导向的分子设计实例与挑战——创新与实践 本部分将是本书的核心实践部分，我们将通过大量的具体案例，展示基因家族导向的分子设计在不同领域的应用，并深入探讨其中面临的挑战与潜在的解决方案。 药物研发与精准医疗： 许多疾病的发生发展与特定基因家族的功能异常密切相关。我们将分析如何通过设计针对特定基因家族成员的抑制剂、激动剂、或调节剂，来治疗癌症、自身免疫性疾病、代谢性疾病等。例如，针对癌细胞中过表达的激酶家族成员设计靶向药物，或设计模拟内源性激素的分子，以调控内分泌系统。我们将讨论药物设计中的“药物化学”原理，如构效关系（SAR）研究、ADMET（吸收、分布、代谢、排泄、毒性）预测，以及如何利用计算化学和高通量筛选技术来加速药物分子的发现。 农业改良与生物技术： 基因家族在植物生长、抗逆性、产量形成等方面发挥着关键作用。我们将探讨如何通过基因家族导向的设计，来培育具有更高产量、更强抗病虫害能力、更能适应恶劣环境的作物新品种。例如，设计参与光合作用或氮固定的关键酶家族成员的变体，或者设计能够增强植物抗旱、抗盐碱能力的转录因子。我们将介绍基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）在定向改造基因家族成员方面的巨大潜力。 合成生物学与生物制造： 合成生物学致力于设计和构建具有新功能的生物系统，而基因家族的设计是其中的重要组成部分。我们将探讨如何通过组合和改造不同基因家族成员，来构建具有特定代谢通路的微生物，用于生产高价值的化学品、生物燃料、或医药中间体。例如，设计一系列酶家族成员，构建一个全新的生物合成通路，以廉价的原料生产稀有化合物。 挑战与未来展望： 尽管基因家族导向的分子设计取得了显著成就，但仍面临诸多挑战。例如，基因家族的复杂性、成员间的冗余性、非靶点效应、以及设计与体内环境的相互作用的复杂性等。我们将讨论这些挑战，并展望未来的研究方向，包括人工智能辅助的分子设计、多组学数据整合、以及对复杂生物系统更深层次的理解，都将为基因家族导向的分子设计带来新的突破。 本书的目标是为生物学、化学、医学、药学、农学以及计算科学等领域的学生、研究人员和从业者提供一个关于基因家族导向分子设计的全面视角。我们希望通过本书，能够激发读者对生命密码更深层次的理解，并赋予他们运用这一知识进行创新性分子设计的能力，从而为解决人类面临的健康、环境和资源挑战贡献力量。本书并非提供现成的“基因家族设计方案”，而是构建一个理解和应用基因家族设计原理的知识框架，鼓励读者基于这一框架进行独立的思考和创造性的工作。

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