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基礎から学ぶ遺伝子工学　第２版

田村隆明／著

2017年10月30日発行
B5判
270ページ
付録：章末問題と解答
ISBN 978-4-7581-2083-8

3,740円（本体3,400円＋税）
在庫：なし

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豊富なカラーイラストで遺伝子工学のしくみを基礎から丁寧に解説．組換え実験に入る前に押さえておきたい知識が無理なく身につく．次世代シークエンサーやゲノム編集など近年の進展技術を追加．章末問題＆解答付き．

■目次詳細を表示する

概説　遺伝子工学 ―誕生から今日まで，そして未来へ

1．遺伝子工学とは

2．最初の遺伝子工学実験とその意義

3．遺伝子工学を発展させたエポック

4．遺伝子工学はどのように活かされているか

5．遺伝子工学の将来

第Ⅰ部　遺伝子・DNAの基礎

1章　遺伝子工学で使われる生物

1．遺伝子工学で生物を用いる目的

2．原核生物と真核生物

❶原核生物
❷真核生物

3．ゲノムと遺伝子

❶遺伝子
❷ゲノム
❸ゲノムサイズと遺伝子数

4．大腸菌

❶特徴
❷遺伝子型
❸培養
❹滅菌

5．遺伝子工学に登場する真核生物

❶酵母
❷培養動物細胞
❸多細胞動物個体
❹植物

6．遺伝子工学に利用される動物ウイルス

❶ウイルスとは
❷ウイルスは厳密には生物とはいえない
❸使用される主なウイルス

2章　DNA：化学構造，複製，構造変化

1．DNAの構造

❶遺伝子の実体はDNA
❷DNAはヌクレオチドが連結した分子
❸細胞のDNAは二本鎖として存在する

2．DNAの構造変化

❶一本鎖と二本鎖の間の変換
❷切断，剪断

3．DNAの複製

❶DNA合成反応の原則
❷細胞内で起こるDNA複製：レプリコンの複製
❸DNAポリメラーゼ
❹試験管内DNA合成

4．DNAのメチル化

❶メチル化部位
❷原核生物でのメチル化
❸真核生物でのメチル化

5．DNAの損傷と修復

❶DNAの損傷
❷損傷DNAの修復

6．DNAの組換え

❶相同組換え
❷非相同組換え

3章　遺伝子の発現

1．RNA

❶RNAとは
❷RNA機能の多様性
❸遺伝子発現制御能をもつncRNA
❹RNAのそれ以外の機能

2．転写機構

❶RNA合成：RNAポリメラーゼ
❷転写開始
❸転写終結まで

3．原核生物の転写制御

❶ポリシストロニック転写とオペロン
❷ラクトースオペロンの構造と制御機構
❸遺伝子工学で汎用される大腸菌の転写制御因子

4．真核生物の転写制御

❶エンハンサーと転写制御因子
❷制御のメカニズム

5．クロマチンとエピジェネティクス

❶ヌクレオソームとヒストン
❷クロマチンの修飾とエピジェネティクス

6．転写後のできごと：RNAの加工と成熟

❶mRNAの末端修飾
❷スプライシング
❸その他の加工

7．アミノ酸，ペプチド，タンパク質

❶アミノ酸
❷ペプチド結合
❸タンパク質

8．翻訳

❶コドンとtRNA
❷翻訳機構

9．真核細胞で翻訳されたポリペプチドの運命

❶翻訳後のタンパク質の移動
❷タンパク質の分解

第Ⅱ部　基本の酵素からクローニングまで

4章　制限酵素，DNAメチラーゼ，DNAリガーゼ

1．細菌がもつ自己防衛手段：制限と修飾

❶現象の発見
❷制限と修飾の実体

2．遺伝子工学における制限酵素発見の意義

3．制限酵素の種類

❶Ⅰ〜Ⅲ型酵素
❷制限酵素の分布

4．Ⅱ型制限酵素のDNA認識配列と切断末端

❶認識配列と切断部位
❷粘着末端と平滑末端
❸切断地図
❹制限酵素の反応性とスター活性

5．DNAメチラーゼと制限酵素の切断特性

❶制限修飾系でのメチル化
❷大腸菌で増やしたDNAの制限酵素処理での注意

6．ホーミングエンドヌクレアーゼ

7．粘着末端を利用したDNAの連結

❶DNAの付着と連結
❷DNAリガーゼ反応の実際
❸同一粘着末端をもたないDNA末端の連結方法

5章　核酸の合成，分解，修飾酵素

1．DNA合成酵素

❶通常のDNA合成用DNAポリメラーゼ
❷クレノー断片
❸特殊な用途で使われるDNA合成酵素

2．核酸分解酵素

❶多様な核酸分解酵素
❷DNAに働くエンドヌクレアーゼ
❸DNAに働くエキソヌクレアーゼ
❹一本鎖を特異的/優先的に分解するヌクレアーゼ
❺RNAを分解する酵素：リボヌクレアーゼ（RNase）

3．DNAの平滑末端化

4．末端リン酸基の脱着

❶リン酸基の脱着
❷リン酸基脱着反応を遺伝子操作の中で応用する

5．組換えDNAからのRNA調製

6章　プラスミド，ファージ，トランスポゾン

A．プラスミド

1．プラスミドの基本的な特徴

❶プラスミドの複製とコピー数
❷不和合性

2．大腸菌のプラスミド

❶ColE1
❷R因子
❸F因子

3．その他のプラスミド

❶Tiプラスミド
❷他の細菌プラスミド
❸出芽酵母のプラスミド

B．大腸菌のファージ

4．ファージの種類と増殖

❶ファージとは
❷ファージに特徴的な性質
❸ファージの検出，定量：プラークアッセイ

5．λファージ

❶増殖：溶菌サイクル
❷溶原化サイクル

6．一本鎖ファージ：M13

❶概要と増殖
❷利便性

C．トランスポゾン

7．概要

8．DNAトランスポゾン

9．レトロトランスポゾン

7章　ベクター ―DNAの導入，増幅，発現，組込みのツール

A．ベクターの基本

1．遺伝子組換え実験におけるベクター

❶ベクターとは
❷ベクターの種類と条件
❸クローニング

2．選択マーカー

❶マーカーの意義
❷検出方法によるマーカーの分類
❸汎用性の高いマーカー：GFP

3．ベクターの能力にかかわる機能性配列

❶マルチクローニング部位
❷制御配列

B．原核生物のベクター

4．主な選択マーカー

❶抗生物質に対する耐性遺伝子：薬剤耐性遺伝子
❷lacZ遺伝子と青白選択
❸致死マーカー

5．DNA導入・増幅用の大腸菌プラスミドベクター

❶プラスミドベクターかファージベクターか？
❷プラスミドベクター用菌株
❸古典的サブクローニング用ベクター
❹多用途汎用ベクター
❺特定の目的で使用されるベクター

6．遺伝子発現用の大腸菌プラスミドベクター

❶遺伝子発現の基本戦略
❷大腸菌内での発現の方策

7．大腸菌以外の細菌用プラスミドベクター

8．大腸菌用ファージベクター

❶λファージ系クローニングベクター
❷発現可能なλファージクローニングベクター
❸M13ファージベクター

9．混成プラスミドベクター

10．巨大DNAクローニング用ベクター

C．真核生物のベクターとマーカー

11．真核細胞中での発現制御系

❶真核細胞内で働くプロモーター
❷転写後シグナルと翻訳シグナル

12．真核細胞で利用されるマーカー

❶薬剤耐性遺伝子
❷代謝欠陥を補う遺伝子
❸致死遺伝子
❹レポーター遺伝子

13．酵母・真菌のベクター

❶ベクターのタイプ
❷マーカー遺伝子

14．動物細胞用ウイルスベクター

❶レトロウイルスベクター
❷アデノウイルスベクター
❸その他の動物ウイルス

8章　タンパク質産生制御系

1．発現ベクター

2．大腸菌でタンパク質をつくる場合のポイント

❶コドンの使用頻度に注意する
❷不溶化防止策をとる
❸発現させるタイミングを工夫する

3．融合タンパク質の作製

❶β-ガラクトシダーゼ（β-gal）融合タンパク質
❷タグ付きタンパク質とその精製
❸ファージディスプレイ

4．T7 RNAポリメラーゼによる発現系

❶pETベクター
❷発現制御系：pETシステム

5．真核生物でのタンパク質発現

❶ピキア発現系
❷バキュロウイルス発現系
❸テトラサイクリンによる発現制御系（Tetシステム）

6．遺伝子工学で使われるタンパク質分解酵素

9章　組換えDNAの作製と細胞への導入

A．組換えDNAの作製

1．伝統的なサブクローニング

❶サブクローニングとは
❷DNAリガーゼによるベクターとDNA断片の連結

2．新しい組換えDNA構築法

❶TOPOクローニング
❷LIC法
❸ゲートウェイクローニング
❹in vitro反応だけで組換え体をつくる汎用性の高い方法
❺iVEC（in Vivo E. coli Cloning）

B．DNA構築に関連する技術

3．オリゴヌクレオチド

4．部位特異的変異DNAの作製

❶トランスフォーマー法
❷制限酵素DpnⅠを使う方法

5．cDNAの合成

❶真核生物mRNAの調製
❷cDNA の合成

C．細胞へのDNA導入

6．DNA導入の一般的方法

7．原核生物（大腸菌）へのDNA導入

❶形質転換とコンピテント細胞
❷ファージ感染
❸目的クローンの決定

8．動物細胞へのDNA導入

❶化学物質を使ってDNA導入を促進する：トランスフェクション
❷物理的方法
❸ウイルスベクターを用いる方法
❹細胞に入ったDNAの運命

9．植物細胞：TiプラスミドDNAに基づく方法

10章　DNAクローニング ―ライブラリーの作製とクローンの単離

A．伝統的なクローニング法

1．伝統的なDNAクローニングの概要

2．DNAライブラリー：クローニングの材料

❶ファージベクターを使うか，プラスミドベクターを使うか
❷λファージを使ったDNAライブラリーの作製
❸プラスミドを使ったDNAライブラリーの作製

3．ゲノミックライブラリーの作製

❶ライブラリー作製の要点：DNAサイズを揃える
❷ハイブリダイゼーションによるクローンの選択

B．cDNAクローニング

4．cDNAライブラリーの作製

❶ライブラリー作製の要点
❷特異的クローン濃縮のためのサブトラクション
❸ディファレンシャルディスプレイ

5．cDNAクローンの選択

❶結合性に基づく発現クローニング
❷機能性クローニング

C．ゲノム情報とPCRを活用したクローニング

第Ⅲ部　核酸の取り扱いと構造機能解析

11章　核酸の取り扱いと分離

1．核酸の物理化学的性質

❶DNAの性質
❷RNAの性質

2．DNAの調製

❶細胞からのゲノムDNAの抽出
❷細菌からのプラスミド抽出
❸DNAの精製
❹核酸の濃度測定

3．RNAの扱い

4．核酸の濃縮

❶核酸のエタノール沈殿
❷その他の濃縮法

5．ゲル電気泳動による核酸の分離

❶通常ゲル（中性ゲル）による電気泳動
❷変性ゲルによる電気泳動
❸ゲルの素材と形状
❹特別な目的のための電気泳動

6．超遠心分離機による核酸の分離

12章　塩基配列の検出と解読

1．核酸のハイブリダイゼーション

❶ハイブリダイゼーションとは
❷Tmに影響を与える要因
❸ハイブリダイゼーションの実施条件

2．プローブの作製：DNAの標識

❶放射性同位体（RI）とは
❷DNAをRI標識する方法（A）：DNA合成による方法
❸DNAをRI標識する方法（B）：末端のリン酸基標識による方法
❹RIを画像として検出する：オートラジオグラフィー

3．ハイブリダイゼーションによる核酸の検出法

❶サザンブロッティング
❷ノーザンブロッティング
❸in situハイブリダイゼーションとFISH

4．ジデオキシ法によるシークエンシング

❶原理
❷一本鎖DNA鋳型の準備
❸反応，電気泳動，検出
❹現在までに改良された点（昔のものから順に）
❺DNAシークエンサー

5．次世代シークエンサー：NGS

【A】第二世代シークエンサー

❶PCR増幅と均一DNA集団の形成
❷反応系

【B】新しいタイプのNGS

❶第三世代シークエンサー
❷第四世代シークエンサー

【C】NGSを使う

❶NGSを使用するまでの操作フロー：ライブラリー作製
❷NGSの応用

13章　PCRによるDNAの増幅

1．PCRの原理と概要

2．材料と反応条件

❶プライマーの設計
❷耐熱性酵素の選択
❸反応液とサイクルプログラム
❹ホットスタートPCR
❺修飾温度サイクル

3．遺伝子工学におけるPCRの利用

❶DNAの検出，増幅，シークエンシング
❷RNAの検出
❸PCR産物をサブクローニングに使用する
❹塩基配列の付加や変異導入のための利用
❺DNAの多型解析，変異解析への応用
❻クロマチン結合タンパク質の検出

4．リアルタイムPCR

❶リアルタイムPCRとは
❷蛍光の検出系
❸リアルタイムPCRでDNAが定量できる原理

5．デジタルPCR

❶原理
❷概要と応用

6．PCRによらないDNA増幅法

❶ICAN法
❷LAMP法

14章　遺伝子発現と遺伝子産物の解析

1．内在性遺伝子の発現状態を解析する

❶RNAやタンパク質の構造決定や同定の戦略
❷特定のRNAの検出・解析・同定
❸RNAの網羅的解析
❹タンパク質の検出・同定

2．細胞を使った遺伝子の発現機能解析

❶導入遺伝子の一過的発現と安定的発現
❷レポーターアッセイとその応用：転写系を利用した解析

3．試験管内反応による遺伝子発現の測定

❶in vitro転写
❷in vitro翻訳

4．情報高分子間の相互作用解析

【A】タンパク質と核酸の相互作用の解析

❶in vitro反応による方法
❷細胞を使う方法

【B】タンパク質同士の相互作用の解析

❶細胞を使う方法
❷細胞抽出液を使う方法
❸結合能を有するタグが付いているタンパク質を使う方法
❹ファーウエスタン法
❺結合タンパク質を網羅的に検索するさまざまな方法

5．クロマチンとエピゲノムの解析

❶メチル化DNAの検出
❷タンパク質結合の解析
❸クロマチン高次構造の解析

第Ⅳ部　遺伝子工学の応用と安全性の確保

15章　遺伝子工学技術の応用

1．タンパク質工学

❶タンパク質工学の利点
❷応用例
❸タンパク質の設計

2．RNA工学とRNAi

❶RNA工学とその利点
❷RNAによる遺伝子機能の抑制
❸遺伝子ノックダウン法
❹RNAの結合性の利用
❺RNAの触媒能の利用

3．細胞，組織，個体発生を操作する技術

❶細胞工学
❷発生工学
❸クローン動物
❹組織工学と再生医療
❺iPS細胞

4．ゲノム工学：遺伝子ターゲティングからゲノム編集まで

【A】遺伝子ターゲティング

・概要

【B】ゲノム編集

❶背景と概要
❷初期に開発された方法
❸現在の中心的方法CRISPR/Cas9：概要，利点，展開

5．医療と遺伝子工学

❶遺伝子治療という選択肢
❷遺伝子治療の対象となる疾患，遺伝子
❸遺伝子治療のアプローチ
❹遺伝子多型解析と遺伝子診断
❺テーラーメード医療

6．植物の生命工学，遺伝子工学

❶植物を対象とする生命工学
❷細胞への遺伝子導入
❸遺伝子組換え植物の作製例
❹植物に特有な問題

7．生命科学におけるビッグデータの出現

❶シングルオミクスからトランスオミクスへ
❷生命情報とゲノム医療
❸生命科学研究のパラダイムシフト

16章　遺伝子操作における安全性確保：カルタヘナ法

1．遺伝子組換え実験の自己規制

2．カルタヘナ法の成立

❶その後の経過
❷カルタヘナ議定書

3．遺伝子組換え生物の使用と実験分類

❶遺伝子組換え生物等（LMO）の使用形態と実験の申請
❷機関承認実験と大臣確認実験
❸実験分類

4．実験の種類と拡散防止措置

❶実験の種類
❷拡散防止措置

5．留意すること

カラーの図表が多いので親しみやすく、内容的にも網羅性が高い。また、章末問題で復習もできるのも良い。
公立大学　栄養学部　教員
図が工夫されてあり、イメージしやすい。発展的理解のテキストとして使える。
専門高等学校教諭
図表が多く、工学部の生物を習得してきていない学生が学習を始めるに当たって興味を引きやすい書籍である。また卒業研究の時にも活用できる内容である。
国立大学工学部准教授

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【本書名】基礎から学ぶ遺伝子工学　第２版
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