轉(zhuǎn)座因子的遺傳分析

轉(zhuǎn)座因子的遺傳分析什么叫轉(zhuǎn)座因子（轉(zhuǎn)座子）轉(zhuǎn)座子是40-50年代發(fā)現(xiàn)的，在基因組中可移動的遺傳因子，其特點是兩端都有反向重復(fù)序列，編碼與轉(zhuǎn)座有關(guān)的蛋白，可以在基因組中移動。1、轉(zhuǎn)座因子的發(fā)現(xiàn)與分類1.1轉(zhuǎn)座因子的發(fā)現(xiàn)1914年，Emerson發(fā)現(xiàn)玉米花斑果皮突變型1938年，Rhoades發(fā)現(xiàn)玉米糊粉層有色籽粒純種自交后代分離比：有色：斑點：白色=12:3:1圖11-1只有在體細胞分裂過程中產(chǎn)生了回復(fù)突變（a1→A1）且需要很高頻率的回復(fù)突變才能產(chǎn)生花斑

Rhoades將基因型a1a1Dtdt的玉米發(fā)芽，檢測其花藥中有沒有回復(fù)突變后的

A1a1（用測交）A1a1Dtdt(回復(fù)突變)×a1a1dtdt(測交)

有的后代完全是有顏色

麥克林托克的偉大發(fā)現(xiàn)

1940-1950，McClintock研究玉米胚乳紫色、白色以及白色背景上帶紫色的遺傳1951，McClintock提出了生物基因組中存在轉(zhuǎn)座因子學(xué)說（就是Ac-Ds系統(tǒng)）（下圖）這些轉(zhuǎn)座因子可沿染色體移動，也可以不同染色體跳躍這是遺傳學(xué)發(fā)展史中劃時代的重大發(fā)現(xiàn)由于人們受到基因在染色體上有序排列的傳統(tǒng)觀念的束縛而未受到同行接受Dt/dta1/a1Dt/dtA1/al激活因子直到L.Monod的乳糖操縱子模型和基因調(diào)控理論發(fā)表后J.Shapiro在細菌中也發(fā)現(xiàn)可轉(zhuǎn)座的遺傳因子后這一成果才被接受McClintock在1983年獲得諾貝爾獎1.2DNA轉(zhuǎn)座直接以DNA序列作為轉(zhuǎn)座成分的稱為DNA轉(zhuǎn)座

(另一種類型是以RNA介導(dǎo)進行轉(zhuǎn)座)包括:復(fù)制型轉(zhuǎn)座非復(fù)制型轉(zhuǎn)座保守型轉(zhuǎn)座（另一種非復(fù)制型轉(zhuǎn)座）（1）復(fù)制型轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座子被復(fù)制,轉(zhuǎn)座的DNA序列實際上是原轉(zhuǎn)座子的一個拷貝插入到一個新的位點,原來位點的拷貝保留。圖11-4（2）非復(fù)制型轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座因子作為一個物理實體直接從一個位點移動到受體DNA的一個位點（3）保守型轉(zhuǎn)座（另一種非復(fù)制型轉(zhuǎn)座）實質(zhì)上是另一種非復(fù)制型轉(zhuǎn)座過程某些轉(zhuǎn)座子只采用一種轉(zhuǎn)座機制而另一些轉(zhuǎn)座子可能具備兩種途徑1.3反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子由RNA介導(dǎo)，通過反轉(zhuǎn)錄酶將轉(zhuǎn)座子RNA拷貝為cDNA再整合圖11-52、原核生物中的轉(zhuǎn)座因子原核生物的轉(zhuǎn)座子：插入序列（insertionsequence,IS）轉(zhuǎn)座子（tranposon,Tn）

Mu噬菌體（Muphage）原核生物中的轉(zhuǎn)座因子是存在于染色體或質(zhì)粒DNA上可自主復(fù)制和轉(zhuǎn)座的基本單位2.1插入序列（insertionsequenceIS)是細菌染色體或質(zhì)粒DNA的正常組成部分，不含宿主基因，但都含有編碼轉(zhuǎn)座酶的基因。一個細菌常有多個IS,都可以自主轉(zhuǎn)座，因為自身帶有轉(zhuǎn)座酶已知IS有10余種，長768-5700之間，兩端有反向重復(fù)序列圖11-72.2轉(zhuǎn)座子（transposon

Tn)較大，一般2000-25000bp除含轉(zhuǎn)座有關(guān)基因外，還帶抗藥基因和其它基因復(fù)合轉(zhuǎn)座子：兩端帶有IS簡單轉(zhuǎn)座子：兩端沒有IS而有簡單重復(fù)序列IR圖11-9Tn5主序列含幾種抗生素基因兩側(cè)的IS既是Tn5的組成部分，又是自主的轉(zhuǎn)座因子右側(cè)的IS50R編碼兩種與轉(zhuǎn)座有關(guān)的酶左側(cè)的IS50L與IS50R比存在一個堿基的差別，這一改變（突變）產(chǎn)生兩種功能：突變點成為終止信號，編碼的蛋白不具有轉(zhuǎn)座酶功能形成一個Tn5主區(qū)卡拉霉素抗性基因的啟動子2.3轉(zhuǎn)座噬菌體是大腸桿菌的一種溫和噬菌體兩端沒有黏性末端可插入宿主染色體的任何位置，整合不同于λ噬菌體是一種DNA噬菌體，38000bp線狀DNA，MuDNA距末端不遠處有類似于IS的序列3.1酵母菌基因組中的轉(zhuǎn)座子其轉(zhuǎn)座子在許多方面與細菌轉(zhuǎn)座子相似較清楚的轉(zhuǎn)座子:Ty(transposon

yeast,Ty)系列長度約5900bp，兩端有兩個稱為δ的正向長末端重復(fù)序列（LTR）每個δ含有一個啟動子和一段被轉(zhuǎn)座酶識別的序列Ty1編碼5700nt的mRNA（翻譯兩種蛋白）Ty1可能是多拷貝的圖11-133、真核生物中的轉(zhuǎn)座子圖1-14Ty1是一種反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子3.2果蠅基因組中的轉(zhuǎn)座子70年代發(fā)現(xiàn)了果蠅的雜種劣育現(xiàn)象，且只出現(xiàn)在特定的雜交組合中黑腹果蠅雜交中作為父方，造成雜種劣育的品系稱為父方品系，簡稱P品系作為母方的，與P品系雜交能造成雜種劣育的品系，稱為母方品系，簡稱M品系只有M雌×P雄雜交F1出現(xiàn)雜交劣育P雌×P雄、M雌×M雄、P雌×M雄雜交F1正常深入研究，在70年代末發(fā)現(xiàn)在P品系有導(dǎo)致雜種劣育的遺傳因子，稱為P因子作用P因子（類似于細菌中的轉(zhuǎn)座子）：（1）全長2907bp，兩端有31bp的反向重復(fù)序列（2）有4個編碼區(qū)（0、1、2、3）和3個內(nèi)含子（1、2、3）P因子基因在體細胞和生殖細胞mRNA加工剪切存在差異，產(chǎn)生不同的蛋白（轉(zhuǎn)座阻遏蛋白和轉(zhuǎn)座酶）M雌×P雄雜交F1出現(xiàn)雜交劣育的機制：M品系雌性細胞質(zhì)內(nèi)缺失轉(zhuǎn)座阻遏蛋白，P品系雄性細胞核存在P因子，F(xiàn)1代生殖細胞P因子自由轉(zhuǎn)座，F(xiàn)1劣育P因子可以從原來的位置上消失，這一過程稱為切離。準(zhǔn)確的切離可以使得由于P因子插入而引起的突變型發(fā)生回復(fù)突變，同時P因子從插入位置上消失。不準(zhǔn)確的切離可以帶來染色體畸變，P因子或是全部消失或是一部分殘留在染色體上。5、轉(zhuǎn)座因子的遺傳學(xué)效應(yīng)及其應(yīng)用5.1引起染色體結(jié)構(gòu)變異轉(zhuǎn)座引起受體位點DNA一段正向重復(fù)序列（DR）如切離在DR之間重組，結(jié)果兩個DR之間的DNA被切離而缺失，DR只留下一個如重組發(fā)生在IR之間，結(jié)果IR之間的DNA發(fā)生倒位圖11-315.2誘發(fā)基因突變與啟動外顯子混編轉(zhuǎn)座子插入某個基因往往導(dǎo)致基因失活：轉(zhuǎn)座子插入所在基因轉(zhuǎn)錄方向相同，轉(zhuǎn)錄終止在轉(zhuǎn)座子的多聚A信號位點，形成半截mRNA有時也能正常表達—滲漏突變轉(zhuǎn)座子插入與所在基因的方向相反，前體RNA中的轉(zhuǎn)座子序列在轉(zhuǎn)錄后加工切除，編碼正常在細菌，IS因子插入到乳糖操縱子的5’端順反子中，往往嚴(yán)重降低其下游順反子的表達，這稱為極性突變（polarmutation)當(dāng)兩個轉(zhuǎn)座子被同一轉(zhuǎn)座酶識別整合到染色體的鄰近位置時，之間的DNA易于被轉(zhuǎn)座，這一段DNA如有外顯子，則可能被切離，或可能插入另一基因（稱為外顯子混編）圖11-32轉(zhuǎn)座子在染色體中沉寂一段后，幾種轉(zhuǎn)座子同時活躍轉(zhuǎn)座，轉(zhuǎn)座、誘變效應(yīng)不時被激活，稱為轉(zhuǎn)座爆炸。5.3調(diào)節(jié)基因表達很多反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子和反轉(zhuǎn)錄病毒一樣帶有增強子，有的轉(zhuǎn)座子還含有啟動子，能使其插入部位附近的基因表達活性增加也有轉(zhuǎn)座子插入基因內(nèi)含子而