第6章_DNA重組與轉(zhuǎn)座!!!!.

1、第第6章章 DNA重組與轉(zhuǎn)座重組與轉(zhuǎn)座概述概述第一節(jié)第一節(jié) 同源重組同源重組第二節(jié)第二節(jié) 特異位點重組特異位點重組第三節(jié)第三節(jié) DNA的轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座第四節(jié)第四節(jié) 逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子 重點內(nèi)容：重點內(nèi)容：幾個基本概念：同源重組、幾個基本概念：同源重組、轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子、插入序插入序列列、復(fù)合轉(zhuǎn)座子復(fù)合轉(zhuǎn)座子、控制元件、自主控制元件、控制元件、自主控制元件、非自主控制元件、非自主控制元件、逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子；轉(zhuǎn)座子的特征轉(zhuǎn)座子的特征；轉(zhuǎn)座子的分類；轉(zhuǎn)座子；轉(zhuǎn)座子的分類；轉(zhuǎn)座子的的轉(zhuǎn)座機(jī)理轉(zhuǎn)座機(jī)理；轉(zhuǎn)座產(chǎn)生的遺傳學(xué)效應(yīng)；轉(zhuǎn)座產(chǎn)生的遺傳學(xué)效應(yīng)；概述：概述： 只要有只要有DNA，就會發(fā)生重組，就會

2、發(fā)生重組減數(shù)分裂減數(shù)分裂高等高等Euk.體細(xì)胞核基因、葉綠體和線粒體體細(xì)胞核基因、葉綠體和線粒體溫和噬菌體溫和噬菌體轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座 生存生存變異變異突變，重組突變，重組 損傷修復(fù)、適應(yīng)環(huán)境、加速進(jìn)化損傷修復(fù)、適應(yīng)環(huán)境、加速進(jìn)化 廣義遺傳重組：任何造成廣義遺傳重組：任何造成基因型變化基因型變化的基因交流過程的基因交流過程 DNA重組重組 (遺傳重組遺傳重組或基因重排）基因重排）1、概念：、概念： DNA分子內(nèi)或分子間發(fā)生分子內(nèi)或分子間發(fā)生遺傳信息遺傳信息的的重新組合重新組合,形成新的形成新的DNA分子的過程。分子的過程。2、意義：重組是遺傳學(xué)的靈魂，沒有重組就沒有、意義：重組是遺傳學(xué)的靈魂

3、，沒有重組就沒有生物的進(jìn)化；沒有重組也就沒有現(xiàn)代的分子克生物的進(jìn)化；沒有重組也就沒有現(xiàn)代的分子克隆技術(shù)隆技術(shù)（1）同源重組）同源重組（2）位點特異性重組）位點特異性重組（3）轉(zhuǎn)座重組）轉(zhuǎn)座重組（4）異常重組）異常重組 DNA重組可分為四類（重組可分為四類（DNA序列、蛋白質(zhì)因子）序列、蛋白質(zhì)因子） 重組重組DNA技術(shù)技術(shù) 第一節(jié)第一節(jié) 同源重組同源重組1、 同源重組（同源重組（homologous recombination）: 發(fā)生在發(fā)生在同源同源DNA序列序列之間之間一、特征一、特征2、 特征：特征： 涉及同源序列間的聯(lián)會配對，且交換的片段較大涉及同源序列間的聯(lián)會配對，且交換的片段較大 涉

4、及涉及DNA分子在特定的交換位點發(fā)生分子在特定的交換位點發(fā)生斷裂和錯接斷裂和錯接的生化過程的生化過程 異源雙鏈區(qū)的生成異源雙鏈區(qū)的生成 存在重組熱點存在重組熱點 需要需要重組酶重組酶 單鏈單鏈DNA分子分子或或單鏈單鏈DNA末端末端是交換發(fā)生的重要信號是交換發(fā)生的重要信號細(xì)線期細(xì)線期合線期合線期粗線期粗線期雙線期雙線期終變期終變期 e.g. Euk.減數(shù)分裂減數(shù)分裂時的染色單體之時的染色單體之間的交換間的交換 細(xì)菌的轉(zhuǎn)化，細(xì)菌的轉(zhuǎn)化， 轉(zhuǎn)導(dǎo)，接合，噬轉(zhuǎn)導(dǎo)，接合，噬菌體重組菌體重組雙倍體染色體交換雙倍體染色體交換二二 同源重組的分子模型同源重組的分子模型1.Holliday于于1964年提出年提

5、出Holliday模型模型（1）兩個同源染色體）兩個同源染色體DNA排列整齊排列整齊（2）兩）兩DNA分子同一部位分子同一部位兩單鏈兩單鏈發(fā)生斷裂引發(fā)生斷裂引發(fā)重組發(fā)重組（3）斷裂的單鏈游離末端彼此交換形成）斷裂的單鏈游離末端彼此交換形成Holliday中間體中間體（4）通過）通過分支遷移分支遷移產(chǎn)生產(chǎn)生異源雙鏈異源雙鏈DNA分子。分子。（5）中間體在）中間體在內(nèi)切酶內(nèi)切酶和和連接酶連接酶作用下，形成作用下，形成拼接重組體和片段重組體。拼接重組體和片段重組體。55（1）（2）片段重組體拼接重組體Holliday中間體3553Meselson-Radding模型模型單鏈入侵模型（鏈轉(zhuǎn)移模型）單鏈

6、入侵模型（鏈轉(zhuǎn)移模型）置換置換侵入侵入Loop切除切除同化同化 異構(gòu)化異構(gòu)化 分支遷移分支遷移5切割切割雙鏈斷裂修復(fù)模型雙鏈斷裂修復(fù)模型 2、分枝遷移和分枝遷移和Holliday中間體結(jié)構(gòu)的拆分中間體結(jié)構(gòu)的拆分 分枝遷移（分枝遷移（branch migaration） 雙螺旋形成的交叉連接以拉鏈?zhǔn)叫?yīng)擴(kuò)散雙螺旋形成的交叉連接以拉鏈?zhǔn)叫?yīng)擴(kuò)散Holliday的異構(gòu)化的異構(gòu)化產(chǎn)生重組體的拆分產(chǎn)生重組體的拆分Holliday結(jié)構(gòu)一經(jīng)生成即可結(jié)構(gòu)一經(jīng)生成即可不斷地處于異構(gòu)化不斷地處于異構(gòu)化異源雙鏈異源雙鏈 heteroduplex DNA重組結(jié)果取決于拆分時重組結(jié)果取決于拆分時配對鏈上的切口位置配對鏈

7、上的切口位置（1）（2）（1）（2） Holliday結(jié)構(gòu)的拆分結(jié)構(gòu)的拆分產(chǎn)生含異源雙鏈產(chǎn)生含異源雙鏈的的片段重組體片段重組體產(chǎn)生產(chǎn)生拼接重組體拼接重組體“親本鏈親本鏈-片段重組體片段重組體”“拼接重組體拼接重組體”三、原核同源重組（三、原核同源重組（E.coli） 發(fā)生在雙方發(fā)生在雙方DNA的同源區(qū)域的同源區(qū)域 部分復(fù)制的染色體部分復(fù)制的染色體DNA之間或染色體之間或染色體DNA與外源與外源DNA之間之間 細(xì)菌的轉(zhuǎn)化、結(jié)合和轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)菌的轉(zhuǎn)化、結(jié)合和轉(zhuǎn)導(dǎo) 1、RecBCD酶和酶和 Chi 位點位點 RecBCD酶具有酶具有ATP依賴的依賴的解旋酶活性、依賴于解旋酶活性、依賴于ATP的的核酸核酸外

8、切酶外切酶活性、活性、序列特異性的單鏈內(nèi)切酶活性序列特異性的單鏈內(nèi)切酶活性. 單鏈內(nèi)切酶單鏈內(nèi)切酶活性和解旋酶活性使活性和解旋酶活性使DNA產(chǎn)生具有游離末端的單鏈產(chǎn)生具有游離末端的單鏈 RecA的作用位點的作用位點 Chi位點含有位點含有GCTGGTGG序列序列,是基因是基因recBCD編碼編碼RecBCD酶作用酶作用的靶的靶位點位點3 RecBCD的識別和切割位點的識別和切割位點a、 RecBCD結(jié)合在結(jié)合在DNA的平的平 頭末端（產(chǎn)生機(jī)制不清楚）頭末端（產(chǎn)生機(jī)制不清楚）b、 外切、外切、解鏈、移動解鏈、移動 （ATP）c、 兔耳狀兔耳狀 loop 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)產(chǎn)生（再旋酶活性低于解旋酶活性

9、）（再旋酶活性低于解旋酶活性）d、 RecBCD 在在 loop 單鏈區(qū)的單鏈區(qū)的 chi 位點位點3方方46NT處切處切 斷單鏈（單鏈內(nèi)切酶）斷單鏈（單鏈內(nèi)切酶） chi位點：位點：GCTGGTGG 目前發(fā)現(xiàn)的重組熱點目前發(fā)現(xiàn)的重組熱點 E.coli 含含 1000 個、個、Euk.e、 RecBCD 切割產(chǎn)生切割產(chǎn)生3單鏈末端單鏈末端 2、RecA 蛋白蛋白 （1） 活性活性a、 RecA 有有單單、雙鏈雙鏈 DNA 結(jié)合活性結(jié)合活性 b、 RecA 有有 NTPase 活性（底物差異活性）活性（底物差異活性） 與與單鏈單鏈 DNA 結(jié)合時活性最大結(jié)合時活性最大-依賴于依賴于 DNAc、

10、RecA 有啟動一個分子的單鏈侵入到另一雙螺旋分子有啟動一個分子的單鏈侵入到另一雙螺旋分子 的能力的能力，即聯(lián)會同源，即聯(lián)會同源 DNA （但其靶（但其靶 DNA 必須有缺口結(jié)合必須有缺口結(jié)合DNA）RecA入侵單鏈入侵單鏈被置換連被置換連RecA引發(fā)鏈侵入模型引發(fā)鏈侵入模型RecA promotes the assimilation of invading single strands into duplex DNA so long as one of the reacting strands has a free end. RecA啟動的單鏈入侵啟動的單鏈入侵RecA引起的鏈交換和引起的鏈

11、交換和Holliday結(jié)構(gòu)的生成結(jié)構(gòu)的生成 （2）RecA 蛋白催化雙鏈和單鏈蛋白催化雙鏈和單鏈 DNA 的反應(yīng)階段的反應(yīng)階段a、 聯(lián)會前階段（緩慢）聯(lián)會前階段（緩慢） RecA 與單鏈結(jié)合與單鏈結(jié)合b、 單鏈與雙螺旋的單鏈與雙螺旋的互補(bǔ)鏈互補(bǔ)鏈迅速配對，形成迅速配對，形成雙鏈連接分子雙鏈連接分子 Holliday（5侵入）侵入）c、 從雙螺旋結(jié)構(gòu)中緩慢置換一條鏈產(chǎn)生一段長的異源雙從雙螺旋結(jié)構(gòu)中緩慢置換一條鏈產(chǎn)生一段長的異源雙鏈鏈 DNA反應(yīng)結(jié)束時，反應(yīng)結(jié)束時，RecA 結(jié)合到雙鏈上結(jié)合到雙鏈上 其中其中單鏈同化有固定的方向單鏈同化有固定的方向 入侵單鏈為入侵單鏈為53 雙鏈雙鏈 DNA 的互

12、補(bǔ)鏈?zhǔn)堑幕パa(bǔ)鏈?zhǔn)?5 RecBCD 和和 RecA 的共同作用的共同作用 3、原核同源重組的其它蛋白、原核同源重組的其它蛋白 需要需要 E.coli 中三個基因中三個基因 ruvA,ruvB 和和 ruvC 的產(chǎn)物的產(chǎn)物 a、 RuvA 識別識別 Holliday 結(jié)構(gòu)的連接點結(jié)構(gòu)的連接點b、 RuvB 為分枝遷移提供動力（為分枝遷移提供動力（ATPase 1020bp/s） c、 RuvC 核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶-專一性識別專一性識別 Holliday 結(jié)構(gòu)的連接點結(jié)構(gòu)的連接點 體外切段連接點以拆分重組體體外切段連接點以拆分重組體p119 E.coli 重組的各階段重組的各階段 （損傷修復(fù)）（

13、損傷修復(fù)）損傷損傷DNADNA復(fù)復(fù)制產(chǎn)生缺口制產(chǎn)生缺口RecARecA鏈交換鏈交換第二次鏈交換第二次鏈交換DNApolDNApol通過通過DNADNA合成填滿缺口合成填滿缺口RuvA,BRuvA,B分枝遷移分枝遷移RuvCRuvC切割切割HollidayHolliday連接點連接點第二節(jié)第二節(jié) 特異位點重組特異位點重組一、特異位點重組（一、特異位點重組（ site-specific recombination）1、概念：發(fā)生在專一序列的、概念：發(fā)生在專一序列的DNA分子間的重組分子間的重組,有特異的有特異的 重組酶重組酶和和輔助因子輔助因子對其識別和作用。對其識別和作用。噬菌體噬菌體基因組整合

14、到基因組整合到細(xì)菌染色體基因組細(xì)菌染色體基因組中屬此種重組中屬此種重組2、位點特異性重組的結(jié)果依賴于重組位點的位置和方向位點特異性重組的結(jié)果依賴于重組位點的位置和方向二、二、phagephage的整合與切除的整合與切除1、實現(xiàn)機(jī)制：、實現(xiàn)機(jī)制：均是通過均是通過-細(xì)菌細(xì)菌DNADNA和和DNADNA上特定位點之間的重組上特定位點之間的重組2、特定位點、特定位點-附著位點（附著位點（attachment site att） E.coli attB 含含BOB序列序列 23bp phage attP 含含 POP序列序列 240bp 核心序列核心序列 “ “O區(qū)區(qū)”完全一致完全一致 （同源部分（同源

15、部分15bp15bp） -位點特異性重組發(fā)生的地方位點特異性重組發(fā)生的地方3、整合過程、整合過程 整合后的附著位點為整合后的附著位點為 attL（BOP） attR（POB） 整合位點整合位點-attB、attP 切除位點切除位點-attL、attR 整合過程需要整合過程需要整合酶整合酶 （integrase Int）（）（編碼編碼） 和和寄主的整合宿主因子寄主的整合宿主因子IHF （integration host factor） 共同作用共同作用溶源性細(xì)菌溶源性細(xì)菌(lysogen)溶菌周期溶菌周期（lysis）原噬菌體原噬菌體4、整合分子機(jī)制、整合分子機(jī)制 核心序列核心序列O全長全長15

16、bp，富含，富含A-T 發(fā)生在發(fā)生在O內(nèi)的重組交換位點相距內(nèi)的重組交換位點相距 7bp 整合酶的結(jié)合位點：整合酶的結(jié)合位點：attP 240bp、attB 23bp(兩者的作用不同兩者的作用不同) attP位點的負(fù)超螺旋為重組所必須位點的負(fù)超螺旋為重組所必須-加強(qiáng)了加強(qiáng)了Int和和IHF的親和力的親和力 -高劑量的蛋白維持單鏈重組所必需的結(jié)構(gòu)高劑量的蛋白維持單鏈重組所必需的結(jié)構(gòu) Int結(jié)合結(jié)合 -核心序列的反向位點（切割位置）核心序列的反向位點（切割位置） -結(jié)合在結(jié)合在att臂上（臂與核心區(qū)靠近）臂上（臂與核心區(qū)靠近）intIHFXis 整合體及其作用整合體及其作用 整合體（整合體（inta

17、some）- Int和和IHF結(jié)合到結(jié)合到attP時的復(fù)合物時的復(fù)合物 整合體捕獲整合體捕獲attB 說明說明- a、attB和和attP的的最初識別靠最初識別靠Int 識別兩序列的能力識別兩序列的能力 b、兩序列的同源性兩序列的同源性在鏈交換時為在鏈交換時為 重要因素重要因素 Int蛋白能蛋白能切斷切斷DNA，并使它重新，并使它重新連接連接，近而使，近而使holliday結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)拆分拆分 重組時重組時attP和和attB部位交叉斷裂，互補(bǔ)單鏈末端進(jìn)行交叉雜交部位交叉斷裂，互補(bǔ)單鏈末端進(jìn)行交叉雜交5、整合與切除的控制、整合與切除的控制（1） 整合整合 C-促使阻遏蛋白促使阻遏蛋白C的產(chǎn)生的產(chǎn)生

18、 -與與int gene 的的PI結(jié)合，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生結(jié)合，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生Int蛋白蛋白 -且且PI位于位于xis基因內(nèi)，基因內(nèi)，C與與PI結(jié)合導(dǎo)致結(jié)合導(dǎo)致xis gene失活失活（2） 切除切除 寄主寄主SOS反應(yīng)時反應(yīng)時-RecA大量產(chǎn)生，促使阻遏蛋白大量產(chǎn)生，促使阻遏蛋白C的水解的水解 -把把OL和和OR從阻遏狀態(tài)釋放出來從阻遏狀態(tài)釋放出來 -從從PL轉(zhuǎn)錄使轉(zhuǎn)錄使int和和xis表達(dá)表達(dá)細(xì)菌的特異位點重組鼠傷寒沙門氏桿菌鞭毛蛋白H1和H2轉(zhuǎn)換第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子一、轉(zhuǎn)座子概述一、轉(zhuǎn)座子概述1、轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子(元元)或轉(zhuǎn)座元件或轉(zhuǎn)座元件(transposon or transposable ele

19、ment): 基因組上不必借助于同源序列就可以移動的基因組上不必借助于同源序列就可以移動的DNA片段，它們可以直片段，它們可以直 接從基因組的一個位點移到另一個位點（供體和受體）接從基因組的一個位點移到另一個位點（供體和受體）轉(zhuǎn)座（轉(zhuǎn)座（transposition）：轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)移過程：轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)移過程2、發(fā)現(xiàn)和發(fā)展、發(fā)現(xiàn)和發(fā)展 1914 A. Emerson 1936 Marcus . M. Rhoabes 玉米果皮、糊粉層花斑突變玉米果皮、糊粉層花斑突變 玉米籽粒糊粉層色素不穩(wěn)定遺傳機(jī)理玉米籽粒糊粉層色素不穩(wěn)定遺傳機(jī)理 跳躍基因（跳躍基因（jumping gene） 1947 冷泉港實驗室（

20、美）冷泉港實驗室（美） Barbara McClintock 基因轉(zhuǎn)座現(xiàn)象的再次發(fā)現(xiàn)與證實基因轉(zhuǎn)座現(xiàn)象的再次發(fā)現(xiàn)與證實 在一個操縱子中，在一個操縱子中， 與操縱基因毗連的結(jié)構(gòu)基因發(fā)與操縱基因毗連的結(jié)構(gòu)基因發(fā)生終止突變后，它除了影響該基因本身產(chǎn)物的翻生終止突變后，它除了影響該基因本身產(chǎn)物的翻譯外，還影響其后結(jié)構(gòu)基因多肽的翻譯，并且具譯外，還影響其后結(jié)構(gòu)基因多肽的翻譯，并且具有極性梯度的特征。有極性梯度的特征。 插入型極性突變的發(fā)現(xiàn)與機(jī)理插入型極性突變的發(fā)現(xiàn)與機(jī)理Operon & Polarity Mutation 極性突變的基本概念極性突變的基本概念A(yù)酶活性酶活性 O gene Z 基因終止突變

21、位基因終止突變位 點離點離O基因的距離基因的距離 I p o Z Y Ao 20世紀(jì)世紀(jì)60年代末期年代末期,在不同實驗室發(fā)現(xiàn)一在不同實驗室發(fā)現(xiàn)一系列可轉(zhuǎn)移的抗藥性轉(zhuǎn)座子系列可轉(zhuǎn)移的抗藥性轉(zhuǎn)座子o 1983年年Barbara McClintock被授予諾貝被授予諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎。爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎。a) 不依賴不依賴供體序列供體序列與靶位點間序列的同源性與靶位點間序列的同源性b) 轉(zhuǎn)座不是簡單的轉(zhuǎn)移，涉及轉(zhuǎn)座子的復(fù)制轉(zhuǎn)座不是簡單的轉(zhuǎn)移，涉及轉(zhuǎn)座子的復(fù)制HotspotsHotspots (熱點熱點)Regional preferenceRegional preference ( 在在3kb區(qū)域

22、內(nèi)的隨機(jī)插入?yún)^(qū)域內(nèi)的隨機(jī)插入) d) 某些轉(zhuǎn)座因子（某些轉(zhuǎn)座因子（Tn3）對同類轉(zhuǎn)座因子的插入具有排他性）對同類轉(zhuǎn)座因子的插入具有排他性 （免疫性）（免疫性）e) 靶序列在轉(zhuǎn)座因子兩側(cè)會形成正向重復(fù)靶序列在轉(zhuǎn)座因子兩側(cè)會形成正向重復(fù) f) 轉(zhuǎn)座因子的切除與轉(zhuǎn)座將產(chǎn)生復(fù)雜的遺傳學(xué)效應(yīng)轉(zhuǎn)座因子的切除與轉(zhuǎn)座將產(chǎn)生復(fù)雜的遺傳學(xué)效應(yīng)3、轉(zhuǎn)座重組的特點、轉(zhuǎn)座重組的特點c) 轉(zhuǎn)座插入的靶位點并非完全隨機(jī)轉(zhuǎn)座插入的靶位點并非完全隨機(jī)（插入專一型）（插入專一型）二、二、Prok.轉(zhuǎn)座子種類轉(zhuǎn)座子種類 兩種類型：兩種類型： 簡單轉(zhuǎn)座子簡單轉(zhuǎn)座子（simple transposon） （插入序列（插入序列 inse

23、rtion sequence IS ） 復(fù)合轉(zhuǎn)座子復(fù)合轉(zhuǎn)座子（composite transposon） 共同特征：共同特征： a）兩端有）兩端有2040bp的的IR b）具有編碼）具有編碼轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶（transposase）的基因）的基因1、插入序列、插入序列 最簡單，是細(xì)菌染色體、質(zhì)粒和某些噬菌體的正常組分最簡單，是細(xì)菌染色體、質(zhì)粒和某些噬菌體的正常組分 命名：命名： IS編號（鑒定類型）編號（鑒定類型） 長度長度 7002000bp 特點：特點： a）兩端）兩端IR為轉(zhuǎn)座酶的識別位點（突變）為轉(zhuǎn)座酶的識別位點（突變） b）插入靶位點后會出現(xiàn)靶位點的正向重復(fù)（）插入靶位點后會出現(xiàn)靶位點的

24、正向重復(fù)（39bp） IS 可以正反方向插入到可以正反方向插入到DNA（宿主、質(zhì)粒或某些噬菌體），（宿主、質(zhì)?；蚰承┦删w）， 常對插入位點后面的基因表達(dá)功能產(chǎn)生極性效應(yīng)常對插入位點后面的基因表達(dá)功能產(chǎn)生極性效應(yīng)a)a) Tn / TnA family Tn / TnA family l 具有具有IR、轉(zhuǎn)座酶基因、轉(zhuǎn)座酶基因、 調(diào)節(jié)基因（解離酶）、抗抗生素基因調(diào)節(jié)基因（解離酶）、抗抗生素基因 l Tn1 (AmpR) Tn2 (AmpR) Tn3 (AmpR) Tn4 (AmpR StrR) Tn5 (KanR) Tn6 (kanR) Tn7 (StrR TmpR) Tn9 (CamR) Tn

25、10 (TetR) 2.5 kb 20 kb Tn3 IR TnpA Res TnpR AmpR IR 38bp 38bp 轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶 regulator - 內(nèi)酰胺酶內(nèi)酰胺酶 2、復(fù)合轉(zhuǎn)座子、復(fù)合轉(zhuǎn)座子 兩種類型兩種類型 b）兩端重復(fù)序列為兩端重復(fù)序列為IS的復(fù)合轉(zhuǎn)座子的復(fù)合轉(zhuǎn)座子 e.g. IS插入到功能基因兩端，可能形成復(fù)合轉(zhuǎn)座因子插入到功能基因兩端，可能形成復(fù)合轉(zhuǎn)座因子IS ISIS IS L IS R臂臂 中心區(qū)中心區(qū) 臂臂transposition 當(dāng)兩個當(dāng)兩個IS組件相組件相同時，其中任一個都同時，其中任一個都可行使轉(zhuǎn)座功能可行使轉(zhuǎn)座功能 不同時，主要依不同時，主要依靠一個靠一

26、個 兩側(cè)的兩側(cè)的IS既可以是既可以是IR，又可以是，又可以是DR狀態(tài)狀態(tài)（IR多）多）3 轉(zhuǎn)座噬菌體轉(zhuǎn)座噬菌體 Mu phageMu phage （巨型轉(zhuǎn)座子（巨型轉(zhuǎn)座子 ） C repressor for A, Brepressor for A, BB 33 kd 與轉(zhuǎn)座有關(guān)與轉(zhuǎn)座有關(guān)A 70 kd 轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶U, S 毒性蛋白毒性蛋白attL, attR 與寄主同源，反向重復(fù)，轉(zhuǎn)座必需與寄主同源，反向重復(fù)，轉(zhuǎn)座必需 Gin G區(qū)倒位酶區(qū)倒位酶 att L C A B S U att R 150bp 1.5kb G 倒位區(qū)倒位區(qū) 38kbPgin 以以E.coli為寄主的溫和型噬菌體（溶源

27、、裂解）為寄主的溫和型噬菌體（溶源、裂解） Mu的插入途徑的插入途徑a） 侵入的侵入的Mu在溶源化過程中任意插入寄主在溶源化過程中任意插入寄主DNA（兩側(cè)各（兩側(cè)各5bp的靶位點序列重復(fù)）的靶位點序列重復(fù)）b） 進(jìn)入進(jìn)入裂解生長后，復(fù)制產(chǎn)生后代裂解生長后，復(fù)制產(chǎn)生后代Mu DNA幾乎全部插入寄主幾乎全部插入寄主DNA中，并可繼續(xù)轉(zhuǎn)座（形中，并可繼續(xù)轉(zhuǎn)座（形成寄主成寄主DNA和和Mu的共合體），噬菌體成熟時，的共合體），噬菌體成熟時，切段共合體包裝切段共合體包裝三、轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)作機(jī)制及模式三、轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)作機(jī)制及模式 三種類型：復(fù)制型、非復(fù)制型和保守型三種類型：復(fù)制型、非復(fù)制型和保守型1、復(fù)制型轉(zhuǎn)座

28、模式、復(fù)制型轉(zhuǎn)座模式 實質(zhì)：轉(zhuǎn)座子元件被復(fù)制并被移動到受體位點，最終轉(zhuǎn)座過程實質(zhì)：轉(zhuǎn)座子元件被復(fù)制并被移動到受體位點，最終轉(zhuǎn)座過程 擴(kuò)增了轉(zhuǎn)座子的拷貝（供、受點）擴(kuò)增了轉(zhuǎn)座子的拷貝（供、受點） 需兩種酶：需兩種酶： 轉(zhuǎn)作酶（作用于原拷貝兩末端）轉(zhuǎn)作酶（作用于原拷貝兩末端） 解離酶（作用于復(fù)制后的拷貝）解離酶（作用于復(fù)制后的拷貝） 模式：模式： 兩大步兩大步 a) 共合體形成共合體形成 切口連接復(fù)制切口連接復(fù)制 b) 拆分拆分 靶位點的靶位點的DR形成形成2、非復(fù)制型轉(zhuǎn)座模式、非復(fù)制型轉(zhuǎn)座模式 供體上最終產(chǎn)生雙鏈斷裂供體上最終產(chǎn)生雙鏈斷裂 供體位點如不能被修復(fù)則有供體位點如不能被修復(fù)則有致死效應(yīng)

29、致死效應(yīng)3、保守型轉(zhuǎn)座模式、保守型轉(zhuǎn)座模式 另一種非復(fù)制型另一種非復(fù)制型 與與整合機(jī)制相似整合機(jī)制相似 其轉(zhuǎn)座酶與其轉(zhuǎn)座酶與整合整合酶家族有關(guān)酶家族有關(guān)4、TnA轉(zhuǎn)座模式轉(zhuǎn)座模式 復(fù)制型轉(zhuǎn)座復(fù)制型轉(zhuǎn)座 轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶(tnpA)、 解離酶解離酶(tnpR) 解離酶需要特異的內(nèi)解離酶需要特異的內(nèi) 部位點部位點 雙重功能：解離功能雙重功能：解離功能 tnpA及自身的阻遏物及自身的阻遏物 拆分位點拆分位點 res 共合體拆分位點共合體拆分位點 轉(zhuǎn)座結(jié)果產(chǎn)生轉(zhuǎn)座結(jié)果產(chǎn)生5bp 的正向重復(fù)序列的正向重復(fù)序列 四、轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座頻率的調(diào)控四、轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座頻率的調(diào)控 每個轉(zhuǎn)座子控制自身轉(zhuǎn)座的核心每個轉(zhuǎn)座子控制自身轉(zhuǎn)

30、座的核心-控制轉(zhuǎn)座酶的水平控制轉(zhuǎn)座酶的水平 1、Tn10轉(zhuǎn)座機(jī)制轉(zhuǎn)座機(jī)制 Tn10為復(fù)合型轉(zhuǎn)座子為復(fù)合型轉(zhuǎn)座子 IS10R元件提供轉(zhuǎn)座酶活性元件提供轉(zhuǎn)座酶活性-合成轉(zhuǎn)座酶的序列合成轉(zhuǎn)座酶的序列 自發(fā)轉(zhuǎn)座頻率自發(fā)轉(zhuǎn)座頻率-107 Tn10轉(zhuǎn)座酶水平是控制轉(zhuǎn)座的關(guān)鍵轉(zhuǎn)座酶水平是控制轉(zhuǎn)座的關(guān)鍵 有兩種控制轉(zhuǎn)座的方式有兩種控制轉(zhuǎn)座的方式 a） 通過反義通過反義RNA的翻譯水平控制的翻譯水平控制 IS10R外側(cè)邊緣兩個啟動子外側(cè)邊緣兩個啟動子 PIN控制控制IS10R的轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄 弱啟動子弱啟動子 POUT強(qiáng)啟動子強(qiáng)啟動子 右向轉(zhuǎn)錄宿主右向轉(zhuǎn)錄宿主DNA INRNA和和OUTRNA 有有36bp的重疊的

31、重疊 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： OUTRNAINRNA 大量大量OUTRNA作為作為 INRNA的反義的反義RNA b） 甲基化作用控制轉(zhuǎn)座酶合成及其與甲基化作用控制轉(zhuǎn)座酶合成及其與DNA的結(jié)合的結(jié)合 Tn10轉(zhuǎn)座酶啟動子含有轉(zhuǎn)座酶啟動子含有GATC序列（其它轉(zhuǎn)座子）序列（其它轉(zhuǎn)座子） E.coli中中Dam甲基化酶甲基化酶 作用使啟動子相對鈍化作用使啟動子相對鈍化 只能利用剛剛復(fù)制完成只能利用剛剛復(fù)制完成 時出現(xiàn)少數(shù)轉(zhuǎn)座酶時出現(xiàn)少數(shù)轉(zhuǎn)座酶 此外，此外，IS10R的末端的末端 IR也含有也含有GATC， 甲基化的甲基化的GATC不能不能 結(jié)合轉(zhuǎn)座酶結(jié)合轉(zhuǎn)座酶 Tn10在在DNA剛剛剛剛 復(fù)制后發(fā)生轉(zhuǎn)座

32、復(fù)制后發(fā)生轉(zhuǎn)座五、轉(zhuǎn)座子的某些遺傳學(xué)效應(yīng)五、轉(zhuǎn)座子的某些遺傳學(xué)效應(yīng)1.轉(zhuǎn)座頻率轉(zhuǎn)座頻率10-810-3，引起插入突變；，引起插入突變；2.插入位置染色體重排而出現(xiàn)新基因；插入位置染色體重排而出現(xiàn)新基因；3.影響插入位置鄰近基因的表達(dá)影響插入位置鄰近基因的表達(dá),使宿主表現(xiàn)型改變；使宿主表現(xiàn)型改變；4.引起染色體插入位點兩側(cè)染色體畸變。引起染色體插入位點兩側(cè)染色體畸變。 真核生物的轉(zhuǎn)座成分根據(jù)轉(zhuǎn)座機(jī)制目前分為兩類：真核生物的轉(zhuǎn)座成分根據(jù)轉(zhuǎn)座機(jī)制目前分為兩類： a) 轉(zhuǎn)座機(jī)制與細(xì)菌的轉(zhuǎn)座子類似轉(zhuǎn)座機(jī)制與細(xì)菌的轉(zhuǎn)座子類似 遺傳信息：遺傳信息： DNADNA 玉米的玉米的Ac-Ds元件、果蠅的元件、果蠅的P元件和元件和FB元件等元件等 b) 轉(zhuǎn)作機(jī)制類似逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)作機(jī)制類似逆轉(zhuǎn)錄病毒 遺傳信息：遺傳信息： RNADNARNA 如：逆轉(zhuǎn)錄病毒、果蠅的如：逆轉(zhuǎn)錄病毒、果蠅的copia元件、酵母的元件、酵母的Ty元件元件 真核生物的轉(zhuǎn)座真核生物的轉(zhuǎn)座逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子o 將將DNADNA的轉(zhuǎn)移過程稱轉(zhuǎn)座。的轉(zhuǎn)移過程稱轉(zhuǎn)座。o DNARNADNA的轉(zhuǎn)移過程的轉(zhuǎn)移過程逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座。逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座。o 逆轉(zhuǎn)錄子逆