同源重組的分子機制 (2)ppt課件

1、上一課重點內(nèi)容回想連鎖與交換規(guī)律兩點測交三點測交 *相關(guān)概念：交換值、重組率、遺傳干涉、并發(fā)系數(shù)、 染色單體干涉等四分子遺傳分析著絲粒作圖兩個連鎖基因作圖 *相關(guān)概念：順序四分子、第一次分裂分別MI方式、 第二次分裂分別MII方式等上一課重點內(nèi)容回想四分子分析非順序四分子遺傳分析順序四分子遺傳分析著絲粒作圖原理與方法兩個基因作圖原理與方法相關(guān)概念：四分子、順序四分子、第一次分裂分別(MI方式)、第二次分裂分別(MII方式)、子囊型(PD、NPD和T)哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制第六章 同源重組的分子機制哈工大-遺傳學(xué)同源重組的分子機制同源重組：依賴大范圍的DNA同源序列的聯(lián)會，重組

2、過程中，兩個染色體或DNA分子交換對等的部分。 例：同源染色體非姐妹單體交換； 細(xì)菌的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合； 噬菌體的重組一、概念條件：2個DNA分子序列同源；不同物種同源重組所需的最小的同源序列不同；哈工大-遺傳學(xué)解釋同源重組分子機制的模型：斷裂和重接模型 1937年，Darlington提出；模板選擇復(fù)制模型copy choice Belling J.首先提出，1933年又撤回； 1948年，Hershey再次提出；霍利迪(Holliday)模型 1964年Robin Holliday提出； Meselson-Radding模型 1975年Meselson Radding提出；同源重組的分子機

3、制哈工大-遺傳學(xué)第四章 同源重組的分子機制哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制斷裂重接模型和模板選擇復(fù)制模型存在的問題斷裂重接模型：不能解釋基因轉(zhuǎn)變和極化子景象；模板選擇復(fù)制模型： (1) 違背了半保管復(fù)制； (2) DNA復(fù)制在S期，重組在偶線期，不應(yīng)同時發(fā)生； (3)不能解釋3線和4線交換；哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制二、Holliday模型根據(jù)：基因轉(zhuǎn)變證據(jù)：細(xì)菌重組chi構(gòu)造(一)、過程1. 同源的非姐妹染色單體聯(lián)會;2. DNA內(nèi)切酶在非姐妹染色單體的一樣位置同時切開兩個方向一樣的一條單鏈；3. 切開的單鏈交換重接;4. 構(gòu)成交聯(lián)橋構(gòu)造；5. 分支遷移：構(gòu)成一大段異源

4、雙鏈DNA(Holliday構(gòu)造)6. 繞交聯(lián)橋旋轉(zhuǎn)1800，構(gòu)成Holliday異構(gòu)體；7. 切開與重接： 左右切，構(gòu)成非重組體 上下切，構(gòu)成重組體。12345 67旋轉(zhuǎn)1800 無論 Holliday 構(gòu)造斷裂能否導(dǎo)致旁側(cè)遺傳標(biāo)記的重組，它們都含有一個異源雙鏈區(qū)。哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制支持Holliday遺傳重組模型的證據(jù)： 1、形狀學(xué)上，Holliday中間體(Chi 構(gòu)造)的電鏡照片；哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制 兩個環(huán)狀DNA分子配對、斷裂、重接構(gòu)成“8字型構(gòu)造中間物，根據(jù)切割的位置不同，可分別構(gòu)成兩個親本環(huán)、大的單體環(huán)或者是滾環(huán)構(gòu)造，也可以構(gòu)成“ 構(gòu)造

5、。Holliday模型同樣適用于環(huán)狀DNA間的重組哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制2哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制支持Holliday遺傳重組模型的證據(jù)： 1、形狀學(xué)上，Holliday中間體(Chi 構(gòu)造)的電鏡照片； 2、異源雙鏈構(gòu)成時，產(chǎn)生堿基錯配導(dǎo)致與重組相關(guān)聯(lián) 的基因轉(zhuǎn)變的發(fā)生；哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制1、異常分別與基因轉(zhuǎn)變 粗糙脈孢菌： pdxp：酸度敏感的VB6依賴型 pdx： 酸度不敏感的VB6依賴型(二)、基因轉(zhuǎn)變及其分子機理哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制 + pdxp pdx +孢子對子囊1

6、 + pdxppdx + + +pdx +2 + +pdx + + pdxp + pdxp3 + pdxp + +pdx + + +4pdx + + pdxppdx +pdx +585個子囊中?- +- + + - +- + + - +- + + - +- + + - - + + - +- -+ + - +- + -+ -基因轉(zhuǎn)變(gene conversion)：一個基因轉(zhuǎn)變?yōu)樗牡任换虻倪z傳學(xué)景象源于基因內(nèi)重組。糞生糞殼菌(Olive): g+ g -+-+-6:2 (或 2:6)+-+-5:3 (或 3:5)+-+-3:1:1:3+-+?-+?-半染色單體轉(zhuǎn)變?nèi)旧珕误w轉(zhuǎn)變120/200

7、000 100/200000 16/200000哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制在5：3和6：2分別的子囊中，約有30%也在g基因兩側(cè) 發(fā)生重組；發(fā)生基因轉(zhuǎn)變的子囊中，基因轉(zhuǎn)變和遺傳重組都發(fā)生 于同樣的兩個染色單體上的子囊的比例高達(dá)90%；2、基因轉(zhuǎn)變的分子機制基因轉(zhuǎn)變的本質(zhì)：重組過程中留下的部分異源雙鏈區(qū)，在細(xì)胞內(nèi)的修復(fù)系統(tǒng)識別下不同的修復(fù)產(chǎn)生的結(jié)果；哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制ababABABCTGA異源雙鏈區(qū)D/dD/d左右切aBaBAbAbTCGA異源雙鏈區(qū)D/dD/d上下切哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制AAaaGACTBBbbAAaabbBBGATC哈工

8、大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制 Holliday 模型中，由于重組而產(chǎn)生的異源雙鏈區(qū)存在不配對堿基，可被細(xì)胞內(nèi)的修復(fù)系統(tǒng)可以識別并以一條鏈為模板進展切除修復(fù)：(1). 兩個雜種分子均未得到校正，有絲分裂后分別構(gòu)成4:4或 3:1:1:3的異常孢子分別比，屬于半染色單體轉(zhuǎn)變；(2). 一個雜種分子得到校正，另一條未校正，有絲分裂后分別構(gòu)成 5:3 或 3:5 的分別比，屬于半染色單體轉(zhuǎn)變；(3). 兩個雜種分子都被校正到同一種類型，有絲分裂后分別構(gòu)成 6:2或2:6 的分別比，屬于染色單體轉(zhuǎn)變；(4). 兩個雜種分子都被校正到不同類型，有絲分裂后分別

9、構(gòu)成 4:4 分別比，未出現(xiàn)基因轉(zhuǎn)變；哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制 Holliday 模型中為對稱的雜合雙鏈，而實踐情況有不均等分別景象，1975年Meselson-Radding 提出模型解釋這種不對稱重組景象；三、Meselson Radding模型修復(fù)校正：假設(shè)一個雜種分子被校正為野生型(突變型)，另一個未被校正+/+/g+/g g/g+g+gg+g+ gg修復(fù)校正：假設(shè)一個雜種分子被校正為野生型，另一個未被校正+g+ gg+g gg三型子囊四型子囊+/+/g+/g g/g+g+gggg+gg+g gg修復(fù)校正：假設(shè)一個雜種分子被校正為突變型，另一個未被校正+ggg+ gg+

10、ggg gg三型子囊四型子囊Meselson-Radding 模型困難非對稱的異源雙鏈區(qū)對稱的異源雙鏈區(qū)哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制負(fù)干涉：兩個臨近基因，或者是同一基因不同突變點間，雙交換的頻率比預(yù)期高，并發(fā)系數(shù)C1，即一個區(qū)域的交換引起臨近區(qū)域交換的添加；部分負(fù)干涉：有些噬菌體、細(xì)菌或真菌的某些部分位點明顯的出現(xiàn)負(fù)干涉的景象；(五) 基因轉(zhuǎn)變與高度負(fù)干涉基因轉(zhuǎn)變時的高度負(fù)干涉：伴隨重組的基因轉(zhuǎn)換經(jīng)常能模擬雙交換的結(jié)果，仿佛是一次交換添加了附近基因交換的幾率；哈工大-遺傳學(xué)第六章 同源重組的分子機制共轉(zhuǎn)變：子囊中幾個相近位點同時發(fā)生轉(zhuǎn)換的景象； m1 + m1 + m1 + m1 + m1 + + + m1 + + m2 + m2 + m2