动物转基因和生物反应器 第7章基因的整合和表达.PPTVIP

基因的整合和表达;第一节基因整合

第二节外源基因的表达

;第一节基因整合;基因整合：即是把两个非同源基因连接起来。一般情况下，都是病毒、细菌的基因整合到宿主的基因中，随着宿主细胞的复制而复制。

重组：DNA分子的断裂和重新连接导致遗传信息的重新组合。重组的产物称为重组DNA。;

DNA重组广泛存在的意义：

通过重组实现基因的重新组合使物种能够更快地适应环境，加快进化的过程。

参与许多重要的生物学过程，比如重组在DNA损伤修复和突变中发挥重要作用。;DNA重组包括同源重组（homologousrecombination）和位点特异性重组（site-specificrecombination）。

同源重组:可以发生在任何两种具有相同或相似序列之间，涉及到两个DNA分子在相同区域的断裂和重新连接。是普遍的一种重组机制。

位点特异性重组:发生在DNA分子特定的序列之间，需要特异性的蛋白质识别并催化特异序列之间的重组。位点特异性重组发生的几率相对较小。;一、同源重组（homologousrecombination）;FirstMeioticInterphase

(cellscontain4NDNAcontent);;同源重组需要一系列的蛋白质催化。

原核生物细胞内的RecA、RecBCD、RecF、RecO、RecR等；

真核生物细胞内的Rad51、Mre11-Rad50等。;1964年RobinHolliday推测，参与同源重组的DNA分子之间通过形成“交叉”作为中间体，并造成彼此之间的交换。

两条同源DNA分子彼此并排对齐，相互配对DNA中两个方向相同的单链在DNA内切酶的作用下，在相同位置上同时切开。在切口处发生链的交换，形成连接分子（jointmolecule），也称Holliday结构。

;;Synapsed

chromatids;Recombination

joint;;;分支点可以发生移动，称为分支迁移（branchmigration），分支迁移的结果是在两个DNA分子中形成异源双链区（heteroduplex）。

链交换所形成的连接分子必须进行拆分，才能形成两个独立的双链分子。这需要再产生两个切口。反应结果要看切开的是哪一对链，如果切口发生在当初未切的两条链上，那么原来的4个链就全被切开，就会释放出剪接重组DNA(splicerecombinantDNA)分子。;A;;;Holliday中间体是否真的存在？

从细菌和动物细胞中可以分离出正在发生重组的质粒和病毒DNA。从它们的电镜照片上，我们可以发现与Holliday中间体类似的交叉和围绕着交叉点旋转形成的Holliday异构体。因此，无论重组的起始机制是什么，两个相连的DNA分子之间的交叉点都要发生迁移，并且Holliday结构要围绕交叉点发生旋转形成异构体。;;2、Meselson-Radding;DNA双链断裂（double-standbreak,DSB）也会引发同源重组。根据该模型，重组时两个彼此配对的DNA分子的中的一个发生双链断裂，而另一个保持完整。

双链断裂后，在核酸外切酶的作用下，切口被扩大，并且形成2个3’单链末端。其中一个单链末端侵入未打开的双螺旋的同源区，并取代其中的一条链，形成D环。随着侵入链被DNA聚合酶延伸，D环不断扩大，当D环的长度超过断裂DNA分子上被降解的区域，;D－环单链区随后被切除，两个DNA分子在DNA连接酶的作用下形成Holliday交叉。与Holliday不同，此时只在一条DNA分子上出现异源双链区。如果发生分支迁移，在两条双螺旋上均出现异源双链区。随后发生的连接分子的拆解与Holliday模型一样。

;;;3、双链断裂修复模型;4、单链退火模型;;真核细胞的同源重组;二、位点特异性重组;λ噬菌体DNA侵入大肠杆菌细胞后，面临着裂解生长和溶原生长的选择。

溶原状态:游离的λ噬菌体DNA要插入到宿主的染色体DNA中去，这个过程称为整合（integration）。

裂解生长:λDNA又必须从宿主染色体上切除下来，这个过程称为外切（excision）。这里，整合和外切均需要通过细菌DNA和λDNA特定位点之间的重组来实现，这些位点为att位点（attachmentsite）。;;如果受到诱导（induction），原噬菌体将从细菌基因组中切除（excision）。原噬菌体的切除需要两种噬菌体编码的蛋白质：整合酶（Int）和切除酶（Xis），另外还需要几种细菌蛋白，比如IHF和Fis。所有这些蛋白质都结合到attL和attR的P和P’臂上，而attL和attR中央的核心序列并排对齐排列促进原噬菌体的切除。;在生物的基因组中存在一类特殊的DNA序列，它们能够作为