遗传学第十二讲转座因素Transposableelements.PDFVIP

麻省理工學院開放式課程 7.03 2004 年秋季課程 遺傳學 第十二講 轉座因素Transposable elements 3 4 轉座子的長度通常為10 到10 個堿基對，這取決於轉座子的類型。轉座子的關鍵性質，是整個轉座 子序列的副本能夠在低頻率中插入到一個新的染色體位點。 轉座子插入新位元點的機制，根據轉座 子的種類不同而不同，但是理解轉座子如何被使用的細節並不重要。發生在轉座期間的重組事件， 值得和之前學習的減數分裂和在噬菌體雜交的同源重組事件作出對比。 在同源重組中，交換發生於相同的序列之間。這類型的重組能產生位元基因的新組合，然而基因的 排列不受干擾。相反，轉座涉及不相關序列之間的重組，即轉座子的末端和靶序列中的位點。因此， 轉座導致染色體中基因的新排列。 轉座子的基因結構如下所示： 宿主DNA 轉座子 Tn5 宿主DNA 轉座酶基因 卡那黴素抑制 反向重複序列 轉座子元件 功能 轉座酶 酶的一種，差不多是隨機剪切靶DNA ，並且把轉座子末端接合到 靶序列。其他轉座的步驟由宿主酶執行。 反向重複 這些序列指引轉座酶在轉座子末端起作用。 注意因為序列是倒 轉，兩個末端有相同的序列。 可選擇的標記 轉座子被認為已經進化出為宿主細胞提供選擇性的優勢。許多轉 座子攜帶抗生素抗性或對宿主有其他好處。 研究轉座機制和轉座子生物學，是遺傳學的有趣科目，但我們現時的目的是集中於轉座子如何用於 細菌基因分析。為此目的，我們著重可在大腸桿菌中活動的轉座子Tn5 ，還有各種各樣其他的細菌物 種。 Tn5中的可選擇標記，是向抗生素卡那黴素傳遞抗性的基因。沒有Tn5的細菌對卡那黴素(Kans)敏感， 而染色體有插入Tn5的細菌對卡那黴素(Kanr)具有抗性。 為了介紹Tn5隨機插入大腸桿菌的染色體，開始時讓Tn5携帶特殊的λ噬菌體質體：λPam int- ::Tn5 。 Pam允許有條件的噬菌體生長。當λPam噬菌體以琥珀抑制基因（Su+ ）感染大腸桿菌時，噬菌體正常 繁殖，但是當λPam噬菌體感染非抑制基因的宿主（Su－）時，噬菌體不能複製。 int－是在λ整合酶基因中的一種突變。帶有這種突變的噬菌體，不能與宿主染色體結合產生穩定的原 噬菌體。 ::Tn5指λ噬菌體攜帶的Tn5插入副本。 － － 當Pam int ::Tn5感染了野生型( Su Kans ) 大腸桿菌宿主時，噬菌體DNA不能複製( Pam ) ，也不能與 － （int ）結合，因此只有一種方法使大腸桿菌變成Kanr ，就是Tn5從λDNA轉座到大腸桿菌染色體上的一 些位點。這種類型的轉座，天性是一個稀有的過程，每105個感染了噬菌體的大腸桿菌細胞中有一個 發生。轉座子可能怎樣完成誘變： 1) 9 － 感染2 x 10 個帶有λPam int ::Tn5野生型大腸桿菌細胞，使每一細胞至少得到一個噬菌體染色體。 2) 在包含卡那黴素的基質培養 r 4 r 噬菌斑，選擇Kan 。總共應該有2x10 個Kan 菌落。每個應該有Tn5插 入大腸桿菌染色體上的不同位點。 大腸桿菌的基因沿著染色體緊密分佈，大約一半的Tn5插入是位於一個基因或另一個。大腸桿菌 有4,200個基因，因此2x104個隨機Tn5插入的成品中，每個基因可能有至少一個插入。（注意：大 腸桿菌增長必需的基因中插入，諸如RNA聚合酶或者核糖體亞基的基因將不被再生，因為這些插 入突變體不