基因的概念和結(jié)構(gòu)3

1、u 有的基因不是固定在染色體的一個位置上，有的基因不是固定在染色體的一個位置上， 是可以移動的，稱為可動基因或轉(zhuǎn)座元件。是可以移動的，稱為可動基因或轉(zhuǎn)座元件。3.6 3.6 轉(zhuǎn)座元件轉(zhuǎn)座元件易位易位(translocation)：是染色體的一部分因斷裂脫離，是染色體的一部分因斷裂脫離，并與其它染色體聯(lián)結(jié)的重排過程。并與其它染色體聯(lián)結(jié)的重排過程。 轉(zhuǎn)座（轉(zhuǎn)座（transposition）：）：在轉(zhuǎn)座酶的作用下，轉(zhuǎn)座因子或是直接從原來的位在轉(zhuǎn)座酶的作用下，轉(zhuǎn)座因子或是直接從原來的位置上切離下來插入染色體的新的位置，或者是染色置上切離下來插入染色體的新的位置，或者是染色體上的體上的DNA序列轉(zhuǎn)錄成序

2、列轉(zhuǎn)錄成RNA，RNA反轉(zhuǎn)錄成反轉(zhuǎn)錄成cDNA插入染色體上新的位置。插入染色體上新的位置。 Ac-Ds系統(tǒng)系統(tǒng) 插入序列插入序列 轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子 P因子和因子和 FB因子因子 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子I.以以DNA為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)座因子。為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)座因子。 II.自主的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座因子，如：病毒超家族的各成員。自主的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座因子，如：病毒超家族的各成員。III.非自主的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座因子非自主的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座因子 。如：細(xì)胞中的基因轉(zhuǎn)錄物。如：細(xì)胞中的基因轉(zhuǎn)錄物轉(zhuǎn)座元件的分類：轉(zhuǎn)座元件的分類：Ac-Ds系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)：系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)： 1932年年McClintock 發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了 玉米籽粒色素斑點(diǎn)不穩(wěn)定玉米籽粒色素

3、斑點(diǎn)不穩(wěn)定 遺傳行為。遺傳行為。 1951年首次提出可在染色年首次提出可在染色 體上移動的控制元件的概體上移動的控制元件的概 念。念。 1984年獲得諾貝爾獎。年獲得諾貝爾獎。 Ac-Ds系統(tǒng)系統(tǒng)McClintock (1902-1992 )u 位于玉米的第位于玉米的第9 染色體染色體 u C 基因，色素合成基因?；?，色素合成基因。 u Ac 基因，自主移動的調(diào)節(jié)因子?；颍灾饕苿拥恼{(diào)節(jié)因子。4.5 kb, 5 個個exon,兩端有兩端有11bp的的IR, 編碼轉(zhuǎn)座酶。編碼轉(zhuǎn)座酶。u Ds 基因，不能自主移動?；颍荒茏灾饕苿?。 0.5-4.0 kb, 兩端也有兩端也有11bp的的IR,

4、 插入位點(diǎn)有正向重復(fù)序列。插入引起色素不能合成。插入位點(diǎn)有正向重復(fù)序列。插入引起色素不能合成。 關(guān)于關(guān)于Ac-Ds 系統(tǒng)系統(tǒng)每個控制元件家族都含有自主成員和非每個控制元件家族都含有自主成員和非自主成員，自主成分可以轉(zhuǎn)座，非自主自主成員，自主成分可以轉(zhuǎn)座，非自主成分不能獨(dú)立轉(zhuǎn)座。成分不能獨(dú)立轉(zhuǎn)座。 C基因的突變和回復(fù)突變基因的突變和回復(fù)突變 野 生 型野 生 型 C 基 因 使 胚 乳基 因 使 胚 乳 呈 紫 色 ，呈 紫 色 ， C 基 因 的 突基 因 的 突 變 那 么 胚 乳 呈 白 色 。變 那 么 胚 乳 呈 白 色 。 M c C l i n t o c k 推 測 ：推 測 ：

5、 C 突 變 是 由 解 離 因 子突 變 是 由 解 離 因 子 （ D s ） 插 入 到） 插 入 到 C 基 因 引基 因 引 起 的 。 另 一 個 可 移 動起 的 。 另 一 個 可 移 動 的 控 制 因 子 是 激 活 因的 控 制 因 子 是 激 活 因 子 （子 （ A c ） ， 它 可 激 活） ， 它 可 激 活 D s 轉(zhuǎn) 座 進(jìn) 入轉(zhuǎn) 座 進(jìn) 入 C 基 因 ，基 因 ， 也 能 使也 能 使 D s 從 基 因 中 轉(zhuǎn)從 基 因 中 轉(zhuǎn) 出 ， 使 突 變 基 因 產(chǎn) 生出 ， 使 突 變 基 因 產(chǎn) 生 “ 回 復(fù) 突 變回 復(fù) 突 變 ” ， 從 而 出，

6、 從 而 出 現(xiàn)斑點(diǎn)?，F(xiàn)斑點(diǎn)。 插入序列插入序列 (insertion sequence, IS) 插入序列是最簡單的轉(zhuǎn)座子插入序列是最簡單的轉(zhuǎn)座子,長度多在長度多在7001500bp左右。左右。 由末端反向重復(fù)序列由末端反向重復(fù)序列(IR)，轉(zhuǎn)座酶基因組成。插入基因組中時，在靶位上生成正向重復(fù)序列，轉(zhuǎn)座酶基因組成。插入基因組中時，在靶位上生成正向重復(fù)序列(DR)插入序列插入序列 IS的遺傳學(xué)特性：的遺傳學(xué)特性：a)a)能編碼轉(zhuǎn)座酶，自主進(jìn)行轉(zhuǎn)座。能編碼轉(zhuǎn)座酶，自主進(jìn)行轉(zhuǎn)座。b)b)插入位點(diǎn)是隨機(jī)的。插入位點(diǎn)是隨機(jī)的。c)c)插入后是宿主染色體的插入位置上插入后是宿主染色體的插入位置上產(chǎn)生短的

7、正向重復(fù)序列。產(chǎn)生短的正向重復(fù)序列。d)d)轉(zhuǎn)座是罕見事件。轉(zhuǎn)座是罕見事件。e)e)插入片斷精確切離后，可使插入片斷精確切離后，可使ISIS誘發(fā)誘發(fā)的突變回復(fù)為野生型。的突變回復(fù)為野生型。f)f)不精確切離使插入位點(diǎn)附近的宿主不精確切離使插入位點(diǎn)附近的宿主基因發(fā)生缺失。基因發(fā)生缺失。v 轉(zhuǎn)座子插入處正向重復(fù)序列的產(chǎn)生轉(zhuǎn)座子插入處正向重復(fù)序列的產(chǎn)生 轉(zhuǎn)座子（轉(zhuǎn)座子（transposon,Tntransposon,Tn） 帶有轉(zhuǎn)座酶基帶有轉(zhuǎn)座酶基因等必需基因因等必需基因,和抗藥性等與和抗藥性等與轉(zhuǎn)座無關(guān)基因轉(zhuǎn)座無關(guān)基因的轉(zhuǎn)座因子。的轉(zhuǎn)座因子。 結(jié)構(gòu)特征：結(jié)構(gòu)特征： 兩兩端具有同向或端具有同向或反向

8、插入序列，反向插入序列，同時，兩端的同時，兩端的IS可能相同或可能相同或不同。不同。兩個兩個IS10組件構(gòu)成組件構(gòu)成一個復(fù)合轉(zhuǎn)座子，一個復(fù)合轉(zhuǎn)座子，它能使它能使DNA的位于的位于他們之間的任何部他們之間的任何部位活動。當(dāng)位活動。當(dāng)Tn10是是一個小的圓形分子一個小的圓形分子的一部分時，的一部分時，IS10重復(fù)序列可轉(zhuǎn)座環(huán)重復(fù)序列可轉(zhuǎn)座環(huán)狀分子的任一側(cè)。狀分子的任一側(cè)。v 轉(zhuǎn)座因子的轉(zhuǎn)座途徑：轉(zhuǎn)座因子的轉(zhuǎn)座途徑：復(fù)制轉(zhuǎn)座復(fù)制轉(zhuǎn)座 非復(fù)制轉(zhuǎn)座非復(fù)制轉(zhuǎn)座復(fù)制轉(zhuǎn)座作用引起了轉(zhuǎn)座子的一個復(fù)制，它插入復(fù)制轉(zhuǎn)座作用引起了轉(zhuǎn)座子的一個復(fù)制，它插入到一個接受位點(diǎn)。捐贈位點(diǎn)保持不變，以致捐贈到一個接受位點(diǎn)。捐贈位

9、點(diǎn)保持不變，以致捐贈者和接受者都有轉(zhuǎn)座子的一個復(fù)制。者和接受者都有轉(zhuǎn)座子的一個復(fù)制。 復(fù)復(fù) 制制 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 座座復(fù)制性轉(zhuǎn)座要經(jīng)過一個共整合階段復(fù)制性轉(zhuǎn)座要經(jīng)過一個共整合階段u 復(fù)制復(fù)制性性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)座座的原則是，轉(zhuǎn)的原則是，轉(zhuǎn)座座子通過復(fù)制子通過復(fù)制自自身身而轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)座座，在，在供供體體和和受受體體位點(diǎn)位點(diǎn)均均有有一一個個拷貝拷貝. .u整個過程中需整個過程中需要解離要解離酶和轉(zhuǎn)座酶和轉(zhuǎn)座酶。酶。供體受體v 接合是由一種類型細(xì)胞分泌的信息素與另一種接合是由一種類型細(xì)胞分泌的信息素與另一種 類型細(xì)胞攜帶的受體相互作用開始的。類型細(xì)胞攜帶的受體相互作用開始的。v 型細(xì)胞分泌多肽型細(xì)胞分泌多肽因子（含有因子（含

10、有13 個氨基酸）。個氨基酸）。 a型細(xì)胞分泌型細(xì)胞分泌a因子（含有因子（含有12個氨基酸）。個氨基酸）。v 接合型接合型a 是由位于是由位于MAT 基因座的基因信息決定基因座的基因信息決定 的。帶有的。帶有MATa 等位基因的細(xì)胞為等位基因的細(xì)胞為a類型。類型。v a/型細(xì)胞攜帶有型細(xì)胞攜帶有MATa 基因和基因和MAT基因，能基因，能 夠產(chǎn)生孢子。夠產(chǎn)生孢子。v 雜合子能產(chǎn)生孢子，純合子不能產(chǎn)生孢子。雜合子能產(chǎn)生孢子，純合子不能產(chǎn)生孢子。酵母接合型：酵母接合型： 類類型相型相反反的細(xì)胞能的細(xì)胞能夠夠接合接合； 同型同型的的則則不能不能接合接合。酵母接合型的相互轉(zhuǎn)換是復(fù)制轉(zhuǎn)座所產(chǎn)生。酵母接合

11、型的相互轉(zhuǎn)換是復(fù)制轉(zhuǎn)座所產(chǎn)生。非復(fù)制機(jī)制轉(zhuǎn)座：非復(fù)制機(jī)制轉(zhuǎn)座：轉(zhuǎn)座因子做物理性運(yùn)動，直接轉(zhuǎn)座因子做物理性運(yùn)動，直接從一個位點(diǎn)到另一個位點(diǎn)，并且是保守的，有如下從一個位點(diǎn)到另一個位點(diǎn)，并且是保守的，有如下兩種機(jī)制。兩種機(jī)制。非復(fù)制轉(zhuǎn)座作用允許一個轉(zhuǎn)座子像物體一樣非復(fù)制轉(zhuǎn)座作用允許一個轉(zhuǎn)座子像物體一樣從捐贈們點(diǎn)移動到接受位點(diǎn)，這樣就在捐贈從捐贈們點(diǎn)移動到接受位點(diǎn)，這樣就在捐贈位點(diǎn)留下了一個斷裂，這就是致死因子，除位點(diǎn)留下了一個斷裂，這就是致死因子，除非它能被修理。非它能被修理。 保守性轉(zhuǎn)座只是序列的直接移動，沒保守性轉(zhuǎn)座只是序列的直接移動，沒有核苷酸鍵的損失，原位點(diǎn)沒有鏈斷有核苷酸鍵的損失，原位點(diǎn)

12、沒有鏈斷裂。裂。非復(fù)制性轉(zhuǎn)座要經(jīng)過鏈的斷裂與重連非復(fù)制性轉(zhuǎn)座要經(jīng)過鏈的斷裂與重連當(dāng)交換結(jié)構(gòu)被切斷后釋放出來時發(fā)生非復(fù)制性轉(zhuǎn)座，將轉(zhuǎn)座子插入靶當(dāng)交換結(jié)構(gòu)被切斷后釋放出來時發(fā)生非復(fù)制性轉(zhuǎn)座，將轉(zhuǎn)座子插入靶DNADNA，兩，兩翼為正向重復(fù)序列，供體位點(diǎn)則留下斷裂的雙鏈。翼為正向重復(fù)序列，供體位點(diǎn)則留下斷裂的雙鏈。Donor DNA（ green ）transposase (blue spheres)target DNA (red).v the mechanism of transposition（cut and paste） P因子和因子和 FB因子因子P因子（因子（P element）：所有的突變

13、都是由于）：所有的突變都是由于W 位點(diǎn)插入了位點(diǎn)插入了DNA片段。這個插入順序被片段。這個插入順序被稱稱 為為P因子。因子。 P因子因子果蠅中存在的轉(zhuǎn)座元件果蠅中存在的轉(zhuǎn)座元件 FB 家族家族 copia 反轉(zhuǎn)座反轉(zhuǎn)座子子1) 果蠅分成為果蠅分成為I（inducer）型）型雄果蠅和雄果蠅和R（reactive）型）型雌果蠅雜交看來會降低生育雌果蠅雜交看來會降低生育力，但反交并不如此。力，但反交并不如此。2) 果蠅分成為果蠅分成為P型（父本貢獻(xiàn)型（父本貢獻(xiàn)的，的，paternal contributing）和和M型（母本貢獻(xiàn)的，型（母本貢獻(xiàn)的，matenal contributing）。）。v

14、在果蠅中已鑒別出兩個系統(tǒng)與雜種不育有關(guān)在果蠅中已鑒別出兩個系統(tǒng)與雜種不育有關(guān) 開放閱讀框開放閱讀框 4個個, 2.9kb 內(nèi)含子內(nèi)含子 3個個 P因子表達(dá)差異：因子表達(dá)差異： ORF 0, 1, 2 66 KD ， 轉(zhuǎn)座阻遏物轉(zhuǎn)座阻遏物 ORF 0 ,1 ,2 ,3 87KD ， 轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶 P 型細(xì)胞質(zhì)：含型細(xì)胞質(zhì)：含66 KD ， 阻遏轉(zhuǎn)座阻遏轉(zhuǎn)座 v P因子因子66KD蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是卵中是卵中母體因子產(chǎn)生的母體因子產(chǎn)生的,具有具有抑制轉(zhuǎn)座的能力。抑制轉(zhuǎn)座的能力。含有含有P因子的雌果蠅因子的雌果蠅與雄果蠅雜交，由于與雄果蠅雜交，由于P細(xì)胞型細(xì)胞型(66KD的蛋的蛋白質(zhì)白質(zhì))的存在抑制了轉(zhuǎn)

15、的存在抑制了轉(zhuǎn)座酶的合成或激活。座酶的合成或激活。雌果蠅為雌果蠅為M型時，型時，在卵中無阻遏物，則在卵中無阻遏物，則導(dǎo)致來自雄果蠅中的導(dǎo)致來自雄果蠅中的P因子使生殖細(xì)胞中因子使生殖細(xì)胞中轉(zhuǎn)座酶活化。轉(zhuǎn)座酶活化。v FB 因因 子子 FB(Foldback 的縮寫的縮寫)，具有不同長度，具有不同長度 的末端重復(fù)序列。有些的末端重復(fù)序列。有些FB 元件包含很元件包含很 多并排的插入重復(fù)序列，但另一些多并排的插入重復(fù)序列，但另一些FB 中插入重復(fù)序列被非重復(fù)序列所分隔。中插入重復(fù)序列被非重復(fù)序列所分隔。 FB 元件的末端結(jié)構(gòu)很令人迷惑，有時元件的末端結(jié)構(gòu)很令人迷惑，有時 兩個不相同的兩個不相同的FB

16、 能協(xié)同轉(zhuǎn)座一段能協(xié)同轉(zhuǎn)座一段DNA 插入片段。插入片段。 果蠅中的果蠅中的FB因子因子的長度和的長度和DNA 序列序列有很大的變化，能引有很大的變化，能引起不穩(wěn)定的突變，造起不穩(wěn)定的突變，造成染色體的缺失和重成染色體的缺失和重排。排。 FB兩端有很長的兩端有很長的反向重復(fù)序列，二者反向重復(fù)序列，二者或者是直接相鄰，或或者是直接相鄰，或者中間隔開幾個者中間隔開幾個kb。當(dāng)這些序列變性時，當(dāng)這些序列變性時，很容易反折成為發(fā)夾很容易反折成為發(fā)夾狀結(jié)構(gòu)。狀結(jié)構(gòu)。 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子 通過通過RNA為中介，反轉(zhuǎn)錄成為中介，反轉(zhuǎn)錄成DNA后進(jìn)行轉(zhuǎn)座后進(jìn)行轉(zhuǎn)座 的可動元件，分為兩類。的可動元件，分為

17、兩類。 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座作用是新基因形成和基因組復(fù)雜反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座作用是新基因形成和基因組復(fù)雜 性提高的主要因素。性提高的主要因素。i.病毒超家族病毒超家族,可編碼反轉(zhuǎn)錄酶或整合酶，自主轉(zhuǎn)可編碼反轉(zhuǎn)錄酶或整合酶，自主轉(zhuǎn)錄。呈錄。呈DNA時，具有時，具有LTR序列。序列。ii. 非病毒超家族非病毒超家族,不可編碼反轉(zhuǎn)錄酶或整和酶，不不可編碼反轉(zhuǎn)錄酶或整和酶，不能自主轉(zhuǎn)錄。呈能自主轉(zhuǎn)錄。呈DNA時，無時，無LTR序列。序列。 反轉(zhuǎn)錄病毒反轉(zhuǎn)錄病毒 原病毒原病毒(Provirus) 被整合到細(xì)胞基因組中的逆轉(zhuǎn)錄病毒序列。被整合到細(xì)胞基因組中的逆轉(zhuǎn)錄病毒序列。 逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶(Reverse transcri

18、ptase) 負(fù)責(zé)將負(fù)責(zé)將RNA 逆轉(zhuǎn)錄成逆轉(zhuǎn)錄成DNA 的酶。的酶。 前病毒前病毒DNA（Provirus DNA ） 這種插入的、經(jīng)反轉(zhuǎn)錄生成的這種插入的、經(jīng)反轉(zhuǎn)錄生成的DNA 。 內(nèi)源性前病毒內(nèi)源性前病毒 下一代細(xì)胞即使未經(jīng)過反轉(zhuǎn)錄病毒直接感染，下一代細(xì)胞即使未經(jīng)過反轉(zhuǎn)錄病毒直接感染， 在基因組中也帶有了前病毒在基因組中也帶有了前病毒DNA。 病毒的病毒的RNA基因組經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄成為雙鏈基因組經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄成為雙鏈DNA，雙鏈，雙鏈DNA 插入宿主的基因組中。已插入宿主的基因組中。已整合整合的的DNA再轉(zhuǎn)再轉(zhuǎn)錄出病毒錄出病毒RNA。反轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期反轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)錄病毒的表達(dá)產(chǎn)物為

19、多聚蛋白，錄病毒的表達(dá)產(chǎn)物為多聚蛋白，經(jīng)過加工后才成為單個蛋白。經(jīng)過加工后才成為單個蛋白。gag 編碼編碼病毒的核心蛋病毒的核心蛋白白 pol 編碼編碼反轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄酶 env編碼編碼病毒的薄膜蛋病毒的薄膜蛋白白LTRLTR是如何轉(zhuǎn)錄而成的呢？是如何轉(zhuǎn)錄而成的呢？1. RNA正鏈正鏈4. DNA負(fù)鏈合成中止負(fù)鏈合成中止2. 退火退火3. DNA負(fù)鏈合成負(fù)鏈合成7. 反轉(zhuǎn)錄酶繼續(xù)作用反轉(zhuǎn)錄酶繼續(xù)作用6. 第一次跳躍第一次跳躍5. RNA鏈在鏈在5端降解端降解8. RNA引物被除掉引物被除掉13. 負(fù)鏈負(fù)鏈DNA合成，合成，LTR生成生成12. 正鏈正鏈DNA合成合成11. 11. 第二次跳躍第二

20、次跳躍10. 合成中止的合成中止的DNA鏈鏈9. RNA降解，降解，DNA合成合成 LTR對病毒對病毒DNA整合進(jìn)宿主細(xì)胞基因組合控制病毒整合進(jìn)宿主細(xì)胞基因組合控制病毒 RNA合成有著重要的作用。合成有著重要的作用。 LTR在在U3區(qū)內(nèi)有同區(qū)內(nèi)有同“TATAA”框相似的序列?？蛳嗨频男蛄?。TATTA 框是真核生物中使用框是真核生物中使用RNA多聚酶多聚酶的轉(zhuǎn)錄單位所特有的轉(zhuǎn)錄單位所特有 的序列。的序列。 每個每個LTR的的U3帶有一個啟動子。左邊帶有一個啟動子。左邊LTR中的啟動子中的啟動子 負(fù)責(zé)起始前病毒的轉(zhuǎn)錄。負(fù)責(zé)起始前病毒的轉(zhuǎn)錄。 LTR中有增強(qiáng)子序列，可增強(qiáng)病毒中有增強(qiáng)子序列，可增強(qiáng)病

21、毒RNA的轉(zhuǎn)錄能力，的轉(zhuǎn)錄能力， 或?qū)η安《净驅(qū)η安《綝NA兩側(cè)宿主兩側(cè)宿主DNA的轉(zhuǎn)錄活性起調(diào)控作用。的轉(zhuǎn)錄活性起調(diào)控作用。LTR的功能：酵母酵母Ty（Transposon yeast）轉(zhuǎn)座元）轉(zhuǎn)座元件件 Ty的轉(zhuǎn)座效率比細(xì)菌轉(zhuǎn)座子要低，在的轉(zhuǎn)座效率比細(xì)菌轉(zhuǎn)座子要低，在 Ty插入位點(diǎn)兩側(cè)各生成插入位點(diǎn)兩側(cè)各生成5bp的重復(fù)序列。的重復(fù)序列。 Ty的結(jié)構(gòu)基因基本相同，長約的結(jié)構(gòu)基因基本相同，長約6.3kb,兩兩端端 有有330bp的正向重復(fù)序列，稱為的正向重復(fù)序列，稱為序列。序列。Ty 組分的兩端是組分的兩端是短的正向重復(fù)序短的正向重復(fù)序列。列。Ty組分轉(zhuǎn)錄組分轉(zhuǎn)錄后產(chǎn)生兩個具有后產(chǎn)生兩個具有

22、重疊序列的轉(zhuǎn)錄重疊序列的轉(zhuǎn)錄本，本，TyA是結(jié)合是結(jié)合蛋白，蛋白，TyB含有含有反轉(zhuǎn)錄酶，蛋白反轉(zhuǎn)錄酶，蛋白酶和整合酶的同酶和整合酶的同源物。源物。 人為構(gòu)造人為構(gòu)造 獨(dú)特獨(dú)特Ty 組分組分 內(nèi)含有一個內(nèi)含有一個 內(nèi)含子。內(nèi)含子。 轉(zhuǎn)座拷貝具有相轉(zhuǎn)座拷貝具有相 同的末端重復(fù)，同的末端重復(fù)， 內(nèi)含子被刪除。內(nèi)含子被刪除。 Ty 通過通過RNA 剪接剪接 除去內(nèi)含子，反除去內(nèi)含子，反 轉(zhuǎn)錄成轉(zhuǎn)錄成DNA，插，插 入染色體的新位入染色體的新位 置。置。果果蠅蠅中中三三種類種類型型的轉(zhuǎn)座成的轉(zhuǎn)座成分分具有具有不不同同的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)copia 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子 copia的拷貝數(shù)是由果蠅的種系決定

23、的，通常是的拷貝數(shù)是由果蠅的種系決定的，通常是 20-60 個拷貝。家族的成員非常分散，在每一種個拷貝。家族的成員非常分散，在每一種 果蠅中果蠅中copia的位點(diǎn)都表現(xiàn)出很大的不同。的位點(diǎn)都表現(xiàn)出很大的不同。 copia 元件長大約元件長大約5000bp，有相同的，有相同的276bp 同向同向 重復(fù)序列。在插入位點(diǎn)使靶基因產(chǎn)生重復(fù)序列。在插入位點(diǎn)使靶基因產(chǎn)生5bp 同向重同向重 復(fù)。復(fù)。 copia 基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是一系列基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是一系列poly(A)+mRNA， 包括全長的和部分長度的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。這些包括全長的和部分長度的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。這些mRNA 有相同的有相同的5端。端。 哺乳動物基因組

24、含很多相對短但彼此相關(guān)的序列，哺乳動物基因組含很多相對短但彼此相關(guān)的序列， 其重要部分包含轉(zhuǎn)座子?？蓺w納為兩個家族。其重要部分包含轉(zhuǎn)座子。可歸納為兩個家族。A.LINES L1重復(fù)序列和重復(fù)序列和SINESv 非自主反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子非自主反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子長散布重復(fù)序列長散布重復(fù)序列(LINES)： RNA 聚合酶聚合酶的轉(zhuǎn)錄物的轉(zhuǎn)錄物短散布重復(fù)序列短散布重復(fù)序列(SINES)： RNA聚合酶聚合酶的轉(zhuǎn)錄物的轉(zhuǎn)錄物 LINE L1沒有沒有LTR,故歸于非病毒超家族。但測序發(fā)現(xiàn)故歸于非病毒超家族。但測序發(fā)現(xiàn)LINE L1的的一個可讀框同反轉(zhuǎn)錄酶是同源的一個可讀框同反轉(zhuǎn)錄酶是同源的 被歸入病毒超家族。被歸入

25、病毒超家族。 L1被認(rèn)為是人類基因組中主要的可動因子，除能自主轉(zhuǎn)座外，它被認(rèn)為是人類基因組中主要的可動因子，除能自主轉(zhuǎn)座外，它的蛋白質(zhì)產(chǎn)物可促使非自主轉(zhuǎn)座因子的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座。的蛋白質(zhì)產(chǎn)物可促使非自主轉(zhuǎn)座因子的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座。L1還能十分有效地將位于還能十分有效地將位于L1 3端的側(cè)序一起轉(zhuǎn)座到新的位置，這端的側(cè)序一起轉(zhuǎn)座到新的位置，這種作用稱為種作用稱為3轉(zhuǎn)導(dǎo)，將宿主基因組中的原先不連鎖的兩個轉(zhuǎn)導(dǎo)，將宿主基因組中的原先不連鎖的兩個DNA片段片段排列在一起。排列在一起。v LINE L1LINES 元件無元件無LTR，其逆轉(zhuǎn)錄是怎樣進(jìn)行的？，其逆轉(zhuǎn)錄是怎樣進(jìn)行的？a.反轉(zhuǎn)座子編碼的核酸內(nèi)切酶活反轉(zhuǎn)座子

26、編碼的核酸內(nèi)切酶活性將靶基因位點(diǎn)切口。性將靶基因位點(diǎn)切口。b.相關(guān)相關(guān)RNA 產(chǎn)物結(jié)合到切口上。產(chǎn)物結(jié)合到切口上。切口提供一個切口提供一個3-OH 末端，末端，c.以此為引物，以以此為引物，以RNA 為模板合為模板合成成cDNA。d.然后打開然后打開DNA 的另一條鏈并產(chǎn)的另一條鏈并產(chǎn)生缺口，生缺口，e.接著或在接著或在RNA/DNA 雜交分子雜交分子轉(zhuǎn)變成雙鏈轉(zhuǎn)變成雙鏈DNA后，將其到切后，將其到切口的另一末端?？诘牧硪荒┒?。類病毒類病毒型返型返座子具有座子具有開放開放閱閱讀框讀框和和末末端端重復(fù)。重復(fù)。 最典型的最典型的SINES由一個單一家族成員組由一個單一家族成員組 成。它們非常短并且

27、有很高的重復(fù)性，成。它們非常短并且有很高的重復(fù)性， 除其成員在整個基因組中散布分布而非除其成員在整個基因組中散布分布而非 成簇分布外，與簡單序列成簇分布外，與簡單序列DNA 非常相像。非常相像。 所有能被限制酶所有能被限制酶Alu酶切的序列都是酶切的序列都是 同一家族的成員，該家族稱為同一家族的成員，該家族稱為Alu 家族家族 (Alu family)。 許多假基因是由剪切連接的外顯許多假基因是由剪切連接的外顯子組成，但在子組成，但在DNA 中不存在識別內(nèi)中不存在識別內(nèi)含子的機(jī)制，所以此過程可能時通含子的機(jī)制，所以此過程可能時通過過RNA 中間體來完成。假基因通常中間體來完成。假基因通常以一段

28、的以一段的AT 序列結(jié)尾，推測它可序列結(jié)尾，推測它可能來源于能來源于poly(A)尾。尾。 假基因不編碼反轉(zhuǎn)錄酶，也不產(chǎn)假基因不編碼反轉(zhuǎn)錄酶，也不產(chǎn)生轉(zhuǎn)座酶，具有生轉(zhuǎn)座酶，具有mRNA的特性，是的特性，是非自主反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座元件。非自主反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座元件。v 假基因假基因轉(zhuǎn)座因子可作為基因的標(biāo)記克隆目的基因。轉(zhuǎn)座因子可作為基因的標(biāo)記克隆目的基因。方法：從帶轉(zhuǎn)座因子生物篩選有突變品系。方法：從帶轉(zhuǎn)座因子生物篩選有突變品系。如果這些突變是由轉(zhuǎn)座子如果這些突變是由轉(zhuǎn)座子DNADNA克隆所產(chǎn)生，克隆所產(chǎn)生，則必定有與該突變體有關(guān)的基因存在（用轉(zhuǎn)則必定有與該突變體有關(guān)的基因存在（用轉(zhuǎn)座子給未知目的基因加上標(biāo)記）

29、座子給未知目的基因加上標(biāo)記）以此突以此突變基因的有關(guān)順序作探針變基因的有關(guān)順序作探針從野生品系的基從野生品系的基因文庫中獲得野生型目的基因。因文庫中獲得野生型目的基因。結(jié)合原來突變品系表型，可探知此基因功能，結(jié)合原來突變品系表型，可探知此基因功能，從分子水平上對基因進(jìn)行研究與利用。從分子水平上對基因進(jìn)行研究與利用。v 轉(zhuǎn)座因子的應(yīng)用轉(zhuǎn)座因子的應(yīng)用真核生物中的轉(zhuǎn)座子有真核生物中的轉(zhuǎn)座子有： Ac-Ds系統(tǒng)、系統(tǒng)、 插入序列插入序列IS、 轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子Tn、P因子和因子和 FB因子因子反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子有：反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子有：自主反轉(zhuǎn)錄：自主反轉(zhuǎn)錄：Ty轉(zhuǎn)座子、轉(zhuǎn)座子、Copia、LINES、非自主反轉(zhuǎn)錄：

30、非自主反轉(zhuǎn)錄：SINE、Alu、假基因、假基因轉(zhuǎn)座現(xiàn)在還在基因組中繼續(xù)發(fā)生嗎？轉(zhuǎn)座現(xiàn)在還在基因組中繼續(xù)發(fā)生嗎？還是我們發(fā)現(xiàn)的只是以前發(fā)生轉(zhuǎn)座的還是我們發(fā)現(xiàn)的只是以前發(fā)生轉(zhuǎn)座的遺跡？必須注意，轉(zhuǎn)座子要存活下去遺跡？必須注意，轉(zhuǎn)座子要存活下去就必須在生殖細(xì)胞中發(fā)生。當(dāng)然，相就必須在生殖細(xì)胞中發(fā)生。當(dāng)然，相似的事件可在體細(xì)胞中發(fā)生，但它們似的事件可在體細(xì)胞中發(fā)生，但它們不能遺傳給下一代。不能遺傳給下一代。Ac-Ds系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)：系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)： 1932年年McClintock 發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了 玉米籽粒色素斑點(diǎn)不穩(wěn)定玉米籽粒色素斑點(diǎn)不穩(wěn)定 遺傳行為。遺傳行為。 1951年首次提出可在染色年首次提出可在染色

31、體上移動的控制元件的概體上移動的控制元件的概 念。念。 1984年獲得諾貝爾獎。年獲得諾貝爾獎。 Ac-Ds系統(tǒng)系統(tǒng)McClintock (1902-1992 ) 轉(zhuǎn)座子（轉(zhuǎn)座子（transposon,Tntransposon,Tn） 帶有轉(zhuǎn)座酶基帶有轉(zhuǎn)座酶基因等必需基因因等必需基因,和抗藥性等與和抗藥性等與轉(zhuǎn)座無關(guān)基因轉(zhuǎn)座無關(guān)基因的轉(zhuǎn)座因子。的轉(zhuǎn)座因子。 結(jié)構(gòu)特征：結(jié)構(gòu)特征： 兩兩端具有同向或端具有同向或反向插入序列，反向插入序列，同時，兩端的同時，兩端的IS可能相同或可能相同或不同。不同。 轉(zhuǎn)座子（轉(zhuǎn)座子（transposon,Tntransposon,Tn） 帶有轉(zhuǎn)座酶基帶有轉(zhuǎn)座酶基因等

32、必需基因因等必需基因,和抗藥性等與和抗藥性等與轉(zhuǎn)座無關(guān)基因轉(zhuǎn)座無關(guān)基因的轉(zhuǎn)座因子。的轉(zhuǎn)座因子。 結(jié)構(gòu)特征：結(jié)構(gòu)特征： 兩兩端具有同向或端具有同向或反向插入序列，反向插入序列，同時，兩端的同時，兩端的IS可能相同或可能相同或不同。不同。v FB 因因 子子 FB(Foldback 的縮寫的縮寫)，具有不同長度，具有不同長度 的末端重復(fù)序列。有些的末端重復(fù)序列。有些FB 元件包含很元件包含很 多并排的插入重復(fù)序列，但另一些多并排的插入重復(fù)序列，但另一些FB 中插入重復(fù)序列被非重復(fù)序列所分隔。中插入重復(fù)序列被非重復(fù)序列所分隔。 FB 元件的末端結(jié)構(gòu)很令人迷惑，有時元件的末端結(jié)構(gòu)很令人迷惑，有時 兩個不相同的兩個不相同的FB 能協(xié)同轉(zhuǎn)座一段能協(xié)同轉(zhuǎn)座一段DNA 插入片段。插入片段。 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子 通過通過RNA為中介，反轉(zhuǎn)錄成為中介，反轉(zhuǎn)錄成DNA后進(jìn)行轉(zhuǎn)座后進(jìn)行轉(zhuǎn)座 的可動元件，分為兩類。的可動元件，分為兩類。 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座作用是新基因形成和基因組復(fù)雜反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座作用是新基因形成和基因組復(fù)雜 性提高的主要因素。性提高