分子生物学可移动的遗传因子张敏分析.ppt

第三章 可移动的遗传因子(转座子) 和染色体外遗传因子 Emerson (1914) 在研究玉米果皮色素遗传时，发现一种特殊的突变类型：花斑果皮，产生宽窄不同，红白相间的花斑 花斑条纹不稳定，可以发生多次回复突变，但不知道原因。 20世纪40年代初，McClintock开始研究玉米植株和糊粉层色素产生的遗传基础，她发现，色素的变化与一系列染色体重组有关。 她观察到，染色体的断裂或解离(dissociation)有一个特定的位点，命名为Ds。 但Ds不能自行断裂，受一个激活因子Ac(activator)所控制。Ac可以象普通基因一样遗传。但有时可以离开原来的座位，移动到同一染色体的另一个位置上，也可以移动到不同染色体上。 本章内容 一、转座子 1.分类 2.转座机制 3.转座的遗传效应 二、质粒 1.质粒遗传学类型 质粒DNA特性 特殊细菌质粒 三、遗传重组 1.同源重组 2.位点特异性重组 3.等位基因间重组 概述 在原核生物和真核生物基因组中存在着可以从一个部位转移到另一个部位的一些序列，这些序列称为转座子。存在病毒、细菌和真核细胞的质粒或基因组中。 转座子transposon也称跳跃基因jumping gene 1.插入序列（IS）: IS家族的结构： ①两端都有短的正向重复序列（direct repeats, DR）， ②略长的反向重复序列（inverted repeats，IR）以及1kb左右的编码区， ③它仅编码和转座有关的转座酶。 对靶的选择有三种形式：随机选择，热点选择和特异位点的选择。 　 　 3.Tn A家族 TnA是复制型转座的转座子。 长约5kb左右，中部的编码区不仅编码抗性基因，还编码转座酶和解离酶。 两端具有末端反向重复序列，而不是IS，长约38bp左右，任一个缺失都会阻止转座。 靶位点具有5bp的正向重复序列。 TnA家族都带有抗性标记 非复制型转座需链的断裂和重排 Tn10转座需要的酶和转座频率的控制 转座酶与转座的频率相关，且可能通过同时识别末端反向重复序列和靶序列才发挥作用。 转座频率对细胞和转座子都十分重要。 甲基化酶在GATC中6-0-G引入甲基，可以抑制转座酶基因的转录以及转座酶与IS10R的结合。 多拷贝抑制 定义：IS10R插入到多拷贝质粒并转化到细菌时，细菌染色体上的Tn10转座率下降。 机制：过量的OUT RNA确保在核糖体结合IN RNA之前与IN RNA互补配对，使其不能翻译。 顺式偏爱性 定义：只有编码转座酶的DNA模板存在时，IS10R开放读码框才会有效地转录并翻译转座酶。是IS编码转座酶的普遍现象。 机制： 一、蛋白质合成后（甚至在翻译过程中），转座酶与DNA紧密结合，以至于转座酶不可能会分散的别处。 二、转座酶未与DNA结合时，可能不稳定。 顺式偏爱性和多拷贝抑制是Tn10的拷贝增加了但有不引起转座频率的增加，避免造成不应有的损伤。 ② 造成插入位点靶DNA的少量碱基对重复IS1、Tn10： 造成9bp的重复。 IS3： 造成3或4bp的重复。 IS4： 造成11bp的重复。 ④ 引起染色体畸变 在一个染色体上（甚至不同染色体上）若有同一转座子的两个拷贝，其提供的相同重组位点，可导致缺失、倒位、插入。 方向相同：产生缺失。 方向相反：发生倒位。 ⑦外显子改组 当两个近似的转座子被同一转座酶识别而整合到染色体的邻近位置时，则位于它们之间的序列有可能被转座酶作用而转座，如果这DNA序列中含有外显子，则被切离并可能插入另一基因中，这种效应称为外显子改组(exon shuffling)( 图)。 外显子改组将导致基因组中新基因的产生。 双转座子插入所引起的外显子改组示意图 逆转录转座子与逆转录病毒相似，但是env基因通常被破坏。 真核生物的DNA质粒 环状DNA质粒：酵母2mm质粒，植物线立体中的环状DNA质粒，人和动物的核DNA质粒等，它们都是不知其功能的隐蔽质粒。 线状DNA质粒：乳酸克鲁维酵母的嗜杀线状DNA质粒，植物线粒体中与雄性不育有关的线状DNA质粒。 真核生物的RNA质粒 有壳体的dsRNA质粒：由蛋白质壳体包裹，存在于某些真菌和植物细胞中，由于它们酷似病毒，所以也常被称作真菌病毒和植物隐蔽病毒，或称类病毒颗粒，典型代表是酿酒酵母的嗜杀dsRNA质粒。与RNA病毒的主要区别是它们不具有感染性． 无壳体的dsRNA质粒：存在于脂质小囊中的栗疫菌减毒dsRNA质粒，玉米线粒体中与雄性不育有关的dsRNA质粒。 第三节 遗传重组(