ПРОГРАММА КВАЛИФИЦИРОВАННОГО ЭКЗАМЕНА ДЛЯ ПРЕТЕНДЕНТОВ НА УЧЕНУЮ СТЕПЕНЬ ДОКТОРА НАУК ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 03.00.02 - МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ; Программа утверждена на заседании Научного совета 16.07.2013.Tib. 16.01 при Институте иммунологии АН РУз и Ташкентской медицинской академии (18 сентября 2013 года протокол №1). Программа охватывает знания по разделам общей биотехнологии, молекулярной биотехнологии и генной инженерии, клеточной биотехнологии, биотехнологии иммунных препаратов и медицинской биотехнологии. Программа предназначена для претендентов на ученую степень доктора наук по специальности 03.00.02 - Молекулярная биология, молекулярная генетика и молекулярная биотехнология. Ташкент-2013 год ОБЩАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ Основные понятия: биотехнология, молекулярная биотехнология, генная и клеточная инженерия. Основные биологические процессы живых организмов (репликация, транскрипция, трансляция, фолдинг белков, генетическая изменчивость). Генетическая экспрессия. Прокариоты, эукариоты, вирусы и прионы как системы для моделирования биотехнологических процессов. Структура ДНК, РНК и основные классы белков. Плазмиды и вирусы как основные вектора для переноса генетической информации в чужеродные клетки. Гомологичная и гетерологичная экспрессия генов. Структура кассет экспрессии (промоторы, терминаторы и др. регуляторные элементы). Особенности посттрансляционных модификаций мРНК и протеинов у эукариот и прокариот, их роль в эффективности получения биопродукта. Химерные белки. Факторы стабильности экспрессии гетерологичных белков. Метаболическая перегрузка системы экспрессии и её последствия. Правило Хейфлика. Интеграция гетерологичной ДНК в геном клетки. Генная терапия, трансгенные животные и растения. Наследование гетерологичных признаков. Маркерные генны, генны резистентности к антибиотикам. МЕТОДЫ БИОТЕХНОЛОГИИ Синтез ДНК/РНК (химический, молекулярный). Электрофорез нуклеиновых кислот. Рестрикционный анализ нуклеиновых кислот. Методы введения ДНК/РНК в клетки животных и растений: трансформация, трансфекция, электропорация, конъюгация инъецирование в нуклеосому. Картирование генома, создание библиотек ДНК, получение ко-ДНК. Получение плазмид и космид. Очистка нуклеиновых кислот. Основные характеристики ПЦР. Виды ПЦР: стандартная, множественная, ассиметричная, с горячим стартом, ПЦР in situ, иммуно-ПЦР, аллель-специфичная ПЦР, ЛЦР. Методы анализа ДНК/РНК: секвинирование, ПЦР-амплификация, ОТ ПЦР, ПЦР в реальном времени. Методы получения генетических конструкций и методы их оптимизации (сильные и слабые промоторы, длительность функционирования гетерологичной ДНК, оптимизация кодонов). Получение генов с помощью ПЦР и методов изотермальной амплификации. TOPO-TA клонирование. Использование транспозонов для клонирования. Искусственные хромосомы. Методы определения синтеза гетерологичного продукта (по функциональной активности, иммунное связывание, специфичное мечение). Основные этапы выделения и очистки рекомбинантных продуктов. Методы изучения свойств белков. БИОТЕХНОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ И КУЛЬТУРЫ КЛЕТОК. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ Получение антибиотиков с помощью генетически модифицированных микроорганизмов. Получение ферментов с заданной субстратной специфичностью и активностью. Бактериальные пиррогены. Тельца включения. Методы генной инженерии. Направленный и случайный мутагенез. Генная инженерия белков (введение дисульфидных связей, замена аминокислот, уменьшение сульфогрупп, усиление ферментативной активности энзимов) Получение рекомбинантных белков в эукариотических системах экспрессии (дрожжи, культуры клеток насекомых и животных). Особенности молекулярного клонирования и эффективность в различных системах. Получение рекомбинантных микроорганизмов для биодеградации токсичных отходов. Культуры клеток. Постоянные и перевиваемые культуры. Получение, культивирование, сохранение культуры клеток. Депонирование культуры в коллекциях. Техника стерильной работы с культурой клеток, базовое оснащение. Принципы использования культуры клеток. Микроскопия культуры клеток. Техника подсадки. Получение клоны продуцента. Проточная цитометрия. Изучение и получение метафазных хромосом. Проточные синтезирующие системы. Молекулярное клонирование. Ферменты рестрикции и модификации ДНК. Стандартные и нестандартные методы получения генетических конструкций. Основные элементы генетической конструкции. Введение гетерологичного гена в клетки и способы отбора транформированых/трансфецированных клеток. Типы векторов для молекулярного клонирования. БИОМЕДИЦИНА И БИОТЕХНОЛОГИЯ МЕДИЦИНСКИХ ПРОДУКТОВ Биотехнология в медицине. Основные понятия биомедицины: целевые гены, фармакологичекая мишень, химический лиганд, резистетность к действующим субстанциям лекарственных препаратов. Химогеномика. Скрининговые выявления значимых мутаций в генах-мишенях. Пирросиквенирование. Получение с помощью биотехнологии молекулярных модельных систем для изучения действия лигандов на белки-мишени. Получение аминокислот и новых антибиотиков для медицинского использования. Молекулярная диагностика. Методы иммунодиагностики. Моноклональные и поликлональные антитела. Классы антител и их функции. Специфичность и сродство антител. Иммуносорбентный ферментный анализ. Иммуноблотт. Получение гибридом и работа с ними. Системы ДНК-диагностики. Геномная дактилоскопия. Предсказание пола и родства. Молекулярная диагностика генетических заболеваний. Разработка и особенности стандартизации диагностических тест-систем. Получение вакцин и иммуноглобулинов. Особенности очистки и хранения иммунопрепаратов. Классы современных вакцин. Получение субъединичных, инактивированных, петидных и рекомбинантных вакцин- преимущества и недостатки. Особенности получения вакцин против РНК-вирусов. Лекарственные препараты на основе моноклональных антител. Моноклональные антитела человека и мыши. Гибридные моноклональные антитела. Иммуномодуляторы. Роль иммуномодуляторов в профилактике отторжения трансплантированных органов. Интерфероны и интерлейкины: классы и функциональная активность. Получение рекомбинантных интерферонов и интерлейкинов с помощью биотехнологии. Принципы и перспективы получения органов in situ для транспланктации. Задачи клонирования тканей различных групп. Тотипотентность клеток. Стволовые клетки. Роль гистосовместимости в отторжении транспланктанта и методы предотвращения отторжения. Полиморфизм системы HLA человека. Гистогормоны, нейромодуляторыособенности их получения. Апоптоз и онкогенез. Белок p53 и другие ключевые белки и ферменты апоптоза, как мишени для биотехнологических исследований. Факторы онкогенеза (генетические и мутагенные). Методы контроля роста опухоли с помощью рекомбинантных моноклональных антител. Использование рекомбинантных интерлейкинов и интерферонов различных классов при лечении предраковых заболеваний. БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДСТВА Получение биотехнологической субстанции и коммерческая эффективность продуктов, получаемых на основе биотехнологии. Выход по субстрату и выход по целевому продукту. Требования по обеспечению безопасности биотехнологических производств с использование ген-модифицированных микроорганизмов, трансгенных растений и животных. Номенклатура GRAS- организмов. Типовая схема и основные стадии биотехнологических производств. Выделение продуктов биосинтеза. Стабильность продукта. Процесс ферментации. Типы ферментации (постоянная, периодическая, с добавлением субстрата и др.). Гомогенный и гетерогенный катализ. Кинетические характеристики биотехнологических процессов. Стехеометрия процессов ферментация. Вывод формулы «биомассы микроорганизмов». Расчет выхода биомассы на углеродный субстрат. Определение стехиометрических соотношений в реальных процессах ферментации. Сырьё для ферментации. Оптимизация ферментационных сред: традиционные подходы, метод Бокса-Уилсона, монофакторные зависимости. Математическое моделирование и автоматизация процесса ферментации на производстве. Масштабирование процесссов получения биопродукта. Биокатлиз и биотрансформация. Экстракционные методы выделения продуктов ферментации. Мембранные методы в биотехнологии. Нормативные документы биотехнологических производств. Особенности патентование биотехнологических продуктов. БИОИНФОРМАТИКА В БИОТЕХНОЛОГИИ Основные понятия биоинформатики. Электронные базы данных и работа с ними. Методы обработки массивной информации и выделение ключевых закономерностей в структуре и функционировании биомолекул. Компьютерное моделирование. Элаймент последовательностей ДНК и белков. Принцип структуирования информации в биологической базе данных. Базы данных по SNP. Подходы для предсказания свойств биомолекулы. Кинетические методы оценки функциональности биомолекулы. Практические примеры работы с биоинформациоными программами и базами данных. Роль биоинформатики в совершенствовании биотехнологических продуктов.