DNA的重組與轉(zhuǎn)座講義

1、第九章 DNA的重組與轉(zhuǎn)座n重組的定義重組的定義n遺傳重組的類型遺傳重組的類型n同源重組的分子機(jī)制同源重組的分子機(jī)制n重組和酶重組和酶n位點(diǎn)特異性重組位點(diǎn)特異性重組n轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座n轉(zhuǎn)座的機(jī)制轉(zhuǎn)座的機(jī)制n遺傳重組的應(yīng)用遺傳重組的應(yīng)用6.0 重組重組nDNA分子的斷裂和重新連接導(dǎo)致遺傳信息的重新組合，稱為重組（recombination）。重組的產(chǎn)物稱為重組DNA（recombinant DNA），所有的DNA都是重組DNA。由于重組，一個(gè)DNA分子的遺傳信息可以和另一個(gè)DNA分子的遺傳信息結(jié)合在一起，也可以改變一條DNA分子上遺傳信息的排列方式。DNA重組廣泛存在于各類生物中，說明重組對(duì)物種生存具有

2、重要意義。通過重組實(shí)現(xiàn)基因的重新組合使物種能夠更快地適應(yīng)環(huán)境，加快進(jìn)化的過程。此外，DNA重組還參與許多重要的生物學(xué)過程，比如重組在DNA損傷修復(fù)和突變中發(fā)揮重要作用。6.1 6.1 遺傳重組的類型遺傳重組的類型 根據(jù)對(duì)DNA序列和所需蛋白因子的要求，可有三種類型的重組。其共同點(diǎn)是這些過程都涉及雙鏈DNA之間的物質(zhì)交換，但其發(fā)生的情況有所不同。遺傳重組的三種類型遺傳重組的三種類型（1 1）同源重組同源重組 它的發(fā)生是依賴大范圍的DNA同源序列的聯(lián)會(huì)。在重組過程中，兩個(gè)染色體或DNA分子交換對(duì)等的部分。需要重組的蛋白質(zhì)參與，eg.大腸桿菌中的RecA蛋白、RecBCD蛋白；蛋白質(zhì)因子對(duì)DNA堿基

3、序列的特異性要求不高；（存在重組熱點(diǎn)和序列長度的影響）真核生物染色質(zhì)的狀態(tài)影響重組的頻率。特點(diǎn)特點(diǎn)：同源重組可能發(fā)生在兩條同源的DNA的任意位點(diǎn)(3)(3)異常重組異常重組 完全不依賴于序列間的同源性而使一段完全不依賴于序列間的同源性而使一段DNA序列插入序列插入另一段中，但在形成重組分子時(shí)往往是依賴于另一段中，但在形成重組分子時(shí)往往是依賴于DNA復(fù)制而復(fù)制而完成重組過程。完成重組過程。eg.轉(zhuǎn)座作用，需要轉(zhuǎn)座酶和對(duì)轉(zhuǎn)座區(qū)域轉(zhuǎn)座作用，需要轉(zhuǎn)座酶和對(duì)轉(zhuǎn)座區(qū)域DNA的復(fù)制。的復(fù)制。(2)(2)位點(diǎn)專一性重組位點(diǎn)專一性重組 重組依賴于小范圍同源序列的聯(lián)會(huì)，發(fā)生精確的斷裂、連重組依賴于小范圍同源序列的

4、聯(lián)會(huì)，發(fā)生精確的斷裂、連接，接，DNA分子并不對(duì)等交換分子并不對(duì)等交換 eg. -phage DNA對(duì)對(duì)E.coli 的整合的整合(attPattB)，需要有，需要有15 bp的同源序列和專一性的蛋白質(zhì)因子參與。的同源序列和專一性的蛋白質(zhì)因子參與。 位點(diǎn)專一重組發(fā)生在兩條特定的序列，兩條重組DNA的其他序列則是不同的。位點(diǎn)專一重組能使二聚體環(huán)狀DNA分子產(chǎn)生兩個(gè)單體環(huán)狀DNA分子6.2 6.2 同源重組的分子機(jī)制同源重組的分子機(jī)制同源重組（同源重組（homologous recombination）發(fā)生在兩個(gè)同源）發(fā)生在兩個(gè)同源DNA分子之間。真核細(xì)胞減數(shù)分裂過程中，同源染色體彼此分子之間。真

5、核細(xì)胞減數(shù)分裂過程中，同源染色體彼此配對(duì)，同源染色體配對(duì)，同源染色體DNA片段發(fā)生交叉與互換。片段發(fā)生交叉與互換。Darlington D. C.于于1936年提出：減數(shù)分裂同源染色體聯(lián)會(huì)時(shí)，年提出：減數(shù)分裂同源染色體聯(lián)會(huì)時(shí)，非姊妹染色單體由于纏繞而產(chǎn)生張力，兩個(gè)染色單體在同一非姊妹染色單體由于纏繞而產(chǎn)生張力，兩個(gè)染色單體在同一位置斷裂、重接，以消除張力，從而產(chǎn)生重組。位置斷裂、重接，以消除張力，從而產(chǎn)生重組。6.2.1 斷裂與重接模型斷裂與重接模型First Meiotic Interphase (cells contain 4N DNA content) Bivalent sister c

6、hromatidsalign with each other, thisact is termed synapsis.Synapsed sister chromatidsare termed a synaptonemal complex) Figure 5-55, page 185兩條同源兩條同源DNADNA分子彼此并排對(duì)齊，相互配對(duì)分子彼此并排對(duì)齊，相互配對(duì)DNADNA中兩中兩個(gè)方向相同的單鏈在個(gè)方向相同的單鏈在DNADNA內(nèi)切酶的作用下內(nèi)切酶的作用下, ,在相同位在相同位置上同時(shí)切開。在切口處置上同時(shí)切開。在切口處發(fā)生鏈的交換發(fā)生鏈的交換，形成所謂，形成所謂的的連接分子連接分子（joint

7、 moleculejoint molecule），也稱），也稱HollidayHolliday結(jié)結(jié)構(gòu)（構(gòu)（Holliday structureHolliday structure）。）。分支點(diǎn)可以發(fā)生移動(dòng)，稱為分支遷移（分支點(diǎn)可以發(fā)生移動(dòng)，稱為分支遷移（branch branch migrationmigration），分支遷移的結(jié)果是在兩個(gè)），分支遷移的結(jié)果是在兩個(gè)DNADNA分子中分子中形成異源雙鏈區(qū)（形成異源雙鏈區(qū)（heteroduplexheteroduplex）。）。1. Holliday modelSynapsedchromatidsRecombinationjointHetero

8、duplex DNA 鏈交換所形成的連接分子必須進(jìn)行拆分，才能形成鏈交換所形成的連接分子必須進(jìn)行拆分，才能形成兩個(gè)獨(dú)立的雙鏈分子。兩個(gè)獨(dú)立的雙鏈分子。這需要再產(chǎn)生兩個(gè)切口。反應(yīng)結(jié)果要看切開的是哪這需要再產(chǎn)生兩個(gè)切口。反應(yīng)結(jié)果要看切開的是哪一對(duì)鏈，如果切口發(fā)生在當(dāng)初未切的兩條鏈上，那一對(duì)鏈，如果切口發(fā)生在當(dāng)初未切的兩條鏈上，那么原來的么原來的4 4個(gè)鏈就全被切開，就會(huì)釋放出剪接重組個(gè)鏈就全被切開，就會(huì)釋放出剪接重組DNA(spliceDNA(splice recombinant DNA) recombinant DNA)分子。分子。ABBAABABABBAHolliday intermediat

9、esABBAA BA BA BA BEndonucleasesaka. resolvases(e.g. RuvC)Products beforeDNA repairHolliday Intermediate(see Photo inLehninger pg 962) 如果切口發(fā)生在當(dāng)初被切的兩條鏈上，連接分子如果切口發(fā)生在當(dāng)初被切的兩條鏈上，連接分子拆分后將形成補(bǔ)丁重組體（拆分后將形成補(bǔ)丁重組體（patch recombinantpatch recombinant）。）。分開的兩個(gè)分開的兩個(gè)DNADNA分子除保留了一段異源雙鏈分子除保留了一段異源雙鏈DNA DNA 外，外，均完整無缺。均完整無

10、缺。因此，連接因此，連接DNADNA分子無論如何拆分，所形成的兩個(gè)分子無論如何拆分，所形成的兩個(gè)獨(dú)立的獨(dú)立的DNADNA分子總有一段異源雙鏈區(qū)，但是異源雙分子總有一段異源雙鏈區(qū)，但是異源雙鏈區(qū)兩側(cè)的重組未必同時(shí)發(fā)生。鏈區(qū)兩側(cè)的重組未必同時(shí)發(fā)生。Termed “patch recombinants”兩條雙鏈體DNA分子間的重組關(guān)鍵是單鏈的交換。當(dāng)雙鏈體DNA的單鏈與相對(duì)應(yīng)的另一雙鏈體中的單鏈發(fā)生置換時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)分叉結(jié)構(gòu)。交換產(chǎn)生異源雙鏈體DNA片斷，兩條單鏈分別來自父本和母本。聯(lián)合分子可以通過切開相接的鏈從而形成兩條分開的雙鏈體分子。DNA雙鏈體配對(duì)同源鏈被切出缺口在雙鏈體之間，斷裂鏈交換靠分

11、叉遷移，使交叉點(diǎn)移動(dòng)在雙鏈體間第二鏈交叉，切口被封閉兩條配對(duì)雙鏈體DNA的重組包括相互的單鏈交換、分叉交換和缺口的切出。Holliday模型模型nHolliday R.于1964年提出旋轉(zhuǎn)顯示Holliday接頭結(jié)構(gòu) 切口控制結(jié)果根據(jù)鏈被切出缺口的位置, Holliday結(jié)構(gòu)的結(jié)果可產(chǎn)生親本雙鏈體或重組雙鏈體.兩種類型的產(chǎn)物都有一段異源雙鏈體DNA.n Holliday模型能夠較好解釋同源重組現(xiàn)象，但也存在問題。該模型認(rèn)為進(jìn)行重組的兩個(gè)DNA分子在開始時(shí)需要在對(duì)應(yīng)鏈相同位置上發(fā)生斷裂。DNA分子單鏈斷裂是經(jīng)常發(fā)生的事，但很難設(shè)想兩個(gè)分子何以能在同一位置發(fā)生斷裂。6.2.3 Meselson-R

12、adding模型模型l Holliday模型中為對(duì)稱的雜合雙鏈，而實(shí)際情況有不均等分離現(xiàn)象。l1975年，Matthew Meselson 和 Charles Radding對(duì)Holliday 模型進(jìn)行了修改。 nHolliday模型要求在兩個(gè)并排對(duì)齊的同源DNA分子的對(duì)應(yīng)位點(diǎn)形成單鏈切口，從而產(chǎn)生游離的單鏈末端。然而，在Meselson-Radding遺傳重組模型中，僅在一個(gè)雙螺旋上產(chǎn)生單鏈切口。利用切口處3-OH合成的新鏈把原有的鏈逐步置換出來，使之成為以5P為末端的單鏈區(qū)。隨后游離的DNA單鏈侵入另一條DNA雙螺旋中，取代它的同源單鏈并與其互補(bǔ)鏈配對(duì)形成異源雙鏈區(qū)，被置換的單鏈形成D環(huán)（

13、D-loop）。nD環(huán)單鏈區(qū)隨后被切除,兩個(gè)DNA分子在DNA連接酶的作用下形成Holliday交叉。與Holliday不同，此時(shí)只在一條DNA分子上出現(xiàn)異源雙鏈區(qū)。如果發(fā)生分支遷移，在兩條雙螺旋上均出現(xiàn)異源雙鏈區(qū)。隨后發(fā)生的連接分子的拆解與Holliday模型一樣。n但是更多的事實(shí)表明，重組是由雙鏈斷裂所啟動(dòng)?，F(xiàn)在認(rèn)為，同源重組是減數(shù)分裂的原因，而不是減數(shù)分裂的結(jié)果。DNA分子雙鏈斷裂才能與同源分子發(fā)生鏈的交換，藉以將同源染色體分配到子代細(xì)胞中去。因此，雙鏈斷裂啟動(dòng)重組，也啟動(dòng)了減數(shù)分裂。6.2.4 6.2.4 雙鏈斷裂重組模型雙鏈斷裂重組模型（model of double-strand

14、breaks recombination） n一條染色體的兩條鏈都發(fā)生了斷裂，斷裂是由內(nèi)切酶水解磷酸二酯鍵的結(jié)果。nDNA斷裂之后由核酸外切酶擴(kuò)大缺口, 接著是斷裂鏈的游離3端插入到具有完整雙鏈的同源染色體中，形成D-環(huán)結(jié)構(gòu)。n在DNA聚合酶的作用下，斷裂兩條鏈分別以完整鏈為模板開始合成, 最后再通過斷裂重接過程完成重組。在受體中形成雙鏈斷裂斷裂擴(kuò)大為含有3端的間隙3端轉(zhuǎn)到其他的雙鏈體上3端的合成替換了間隙的一條鏈置換的鏈遷移到其他雙鏈體上DNA的合成發(fā)生于其他3端間隙被供體序列替代相互移動(dòng)產(chǎn)生了雙交換6.3 重組和酶重組和酶n在原核生物同源重組中存在8個(gè)堿基組成的Chi位點(diǎn)（重組熱點(diǎn)） 5

15、GCTGGTGG 3 3 CGACCACC 5 在E.coli中每隔約510 kb有一個(gè)拷貝nRec和Ruv蛋白參與重組。RecA蛋白蛋白nRecA具有單鏈具有單鏈DNA和雙鏈和雙鏈DNA的結(jié)合活性，的結(jié)合活性，能啟動(dòng)能啟動(dòng)DNA單鏈和與之互補(bǔ)的雙鏈分子進(jìn)單鏈和與之互補(bǔ)的雙鏈分子進(jìn)行堿基配對(duì)行堿基配對(duì)催化單鏈取代。催化單鏈取代。n RecA能促進(jìn)能促進(jìn)SOS反應(yīng)中的蛋白酶活性。反應(yīng)中的蛋白酶活性。 單鏈取代單鏈取代 (single-strand uptake)n其中一個(gè)DNA 分子要有單鏈區(qū)；n其中一個(gè)DNA 分子要有游離的3末端；n單鏈區(qū)和3末端可和另一DNA分子互補(bǔ)。 RecA具有的處理D

16、NA活性使一條單鏈能與一條雙鏈體中的同源部分發(fā)生置換，這個(gè)反應(yīng)稱為單鏈同化。這個(gè)置換反應(yīng)可發(fā)生在幾種不同構(gòu)型的DNA分子之間，但要具備3個(gè)條件：在雙鏈體與單鏈分子之間RecA催化鏈交換只要其中的一條反應(yīng)鏈有游離端, RecA就能促進(jìn)入侵的單鏈同化于雙鏈體DNA中RecA蛋白介導(dǎo)的蛋白介導(dǎo)的DNA鏈交換模型鏈交換模型nRecBCD復(fù)合體具有核酸酶，解旋酶和ATPase活性。n在Chi位點(diǎn)產(chǎn)生單鏈3游離未端.nChi位點(diǎn)能夠改變RecBCD的酶活性。一旦RecBCD識(shí)別出Chi序列，RecBCD核酸酶活性便發(fā)生變化，其35外切酶活性受到抑制，53外切酶活性被激活，由原來優(yōu)先降解3末端鏈，改變?yōu)橹唤?/p>

17、解5末端鏈。但是它的解旋酶活性未受到影響。 nRecBCD酶活性變化的結(jié)果是產(chǎn)生3末端帶有Chi位點(diǎn)的ssDNA。RecBCD蛋白R(shí)ecBCD核酸酶從一邊開始向chi位點(diǎn)前進(jìn), 當(dāng)它前進(jìn)時(shí),它降解DNA, 在chi位點(diǎn),它進(jìn)行核酸內(nèi)切, 而后失去RecD,并保留解旋酶活性.nRuvA可識(shí)別 Holliday的連接點(diǎn)結(jié)構(gòu)nRuvB是ATPase，可發(fā)動(dòng)遷移反應(yīng)nRuvC是一種內(nèi)切酶， 可特異識(shí)別Holliday分枝， 它在體外可切這個(gè)連接體，解離重組中間體。 Ruv 蛋白R(shí)uvAB是個(gè)不對(duì)稱的復(fù)合體，它推進(jìn)Holliday結(jié)合點(diǎn)的分叉遷移損傷DNA的復(fù)制產(chǎn)生間隙RecA介導(dǎo)鏈交換第二鏈交換間隙由

18、DNA合成來填補(bǔ)RuvAB介導(dǎo)分叉遷移RuvC切除Holliday連接點(diǎn)6. 4 位點(diǎn)特異性重組位點(diǎn)特異性重組n位點(diǎn)特異性重組是發(fā)生在DNA上特定序列之間的重組，不依賴于DNA順序的同源性，由能識(shí)別特異DNA序列的蛋白質(zhì)介導(dǎo)，并不需要RecA蛋白和單鏈DNA。6. 4 位點(diǎn)特異性重組位點(diǎn)特異性重組n噬菌體DNA侵入大腸桿菌細(xì)胞后，面臨著裂解生長和溶原生長的選擇。要進(jìn)入溶原狀態(tài)，游離的噬菌體DNA要插入到宿主的染色體DNA中去，這個(gè)過程稱為整合（integration）。由溶原生長進(jìn)入裂解生長，DNA又必須從宿主染色體上切除下來，這個(gè)過程稱為外切（excision）。n整合和外切 均需要通過細(xì)菌

19、DNA和DNA特定位點(diǎn)之間的重組來實(shí)現(xiàn)，這些位點(diǎn)稱為att位點(diǎn)（attachment site）。 n噬菌體的int編碼整和酶來催化整和反應(yīng)。位點(diǎn)專一性重組的位點(diǎn)專一性重組的核苷酸序列核苷酸序列n1. POP: O為為15bp(核心核心)富含富含A-T的的非對(duì)稱序列；非對(duì)稱序列； P為為-160 0的的160bp序列序列 P為為0 80的的80bp序列序列n2. BOB: B為為-11 0序列序列 B為為0 11序列序列噬菌體的整合和切除噬菌體的整合和切除共共240bp共共23bp通過在通過在attB和和attP之間的之間的相互重組，噬菌體環(huán)狀相互重組，噬菌體環(huán)狀DNA轉(zhuǎn)變成線性的前噬菌轉(zhuǎn)變成

20、線性的前噬菌體；而通過在體；而通過在attL和和attR之間的相互重組，前噬菌之間的相互重組，前噬菌體能被外切出來。體能被外切出來。n-DNA對(duì)E.coli的整合： POP + BOB BOPPOB需要整合酶(Int拓?fù)洚悩?gòu)酶活性)和整合宿主因子(IHF)參與n-DNA從E.coli的切離： BOPPOB POP + BOBn需要整合酶(Int)、整合宿主因子(IHF)和切除酶(Xis)參與。所有這些蛋白質(zhì)都結(jié)合到attL和attR的P和P臂上，而attL和attR中央的核心序列并排對(duì)齊排列促進(jìn)原噬菌體的切除。噬菌體的整合和切除噬菌體的整合和切除整合的過程:n具有對(duì)特異性DNA強(qiáng)烈親和力的In

21、t與attP和attB位點(diǎn)結(jié)合；n Int的拓?fù)洚悩?gòu)酶活性，使兩條雙鏈各自斷開一條單鏈，瞬間旋轉(zhuǎn)然后交換連接，形成Holliday中間體，n在另兩條單鏈之間發(fā)生同樣的斷裂重接，從而完成雙鏈間的重組。Int和IHF結(jié)合到attP的不同位點(diǎn)，在核心區(qū)域的Int識(shí)別位點(diǎn)包括被切割位點(diǎn)attB和attP的共同核心序列的交叉切割允許成十字架狀的連接，使相互之間能產(chǎn)生重組連接點(diǎn)。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 座座l 在生物的基因組中存在一類特殊的在生物的基因組中存在一類特殊的DNA序列，它們能夠作序列，它們能夠作為獨(dú)立的單位從基因組的一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，這種能為獨(dú)立的單位從基因組的一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，這種能夠改變自身

22、位置的夠改變自身位置的DNA序列被稱為轉(zhuǎn)座子（序列被稱為轉(zhuǎn)座子（transposons）。）。 所有的轉(zhuǎn)座子都有兩個(gè)基本特征。所有的轉(zhuǎn)座子都有兩個(gè)基本特征。首先，轉(zhuǎn)座子的兩端為反向重復(fù)序列（首先，轉(zhuǎn)座子的兩端為反向重復(fù)序列（inverted repeatinverted repeat）。）。第二，轉(zhuǎn)座子至少含有一個(gè)編碼轉(zhuǎn)座酶（第二，轉(zhuǎn)座子至少含有一個(gè)編碼轉(zhuǎn)座酶（transposasetransposase）的基）的基因。因。很多轉(zhuǎn)座子還攜帶有與轉(zhuǎn)座不相關(guān)的基因，例如抗生素抗性很多轉(zhuǎn)座子還攜帶有與轉(zhuǎn)座不相關(guān)的基因，例如抗生素抗性基因、毒性基因等。這些基因位于轉(zhuǎn)座子內(nèi)，隨轉(zhuǎn)座子一起基因、毒性基因等

23、。這些基因位于轉(zhuǎn)座子內(nèi)，隨轉(zhuǎn)座子一起從一個(gè)從一個(gè)DNADNA分子移動(dòng)到另一個(gè)分子移動(dòng)到另一個(gè)DNADNA分子，對(duì)基因組的進(jìn)化產(chǎn)生分子，對(duì)基因組的進(jìn)化產(chǎn)生了十分重要的影響。了十分重要的影響。DNADNA轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子 （一）細(xì)菌的（一）細(xì)菌的DNADNA轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子1. 1. 插入序列插入序列 (insertion sequences, IS )(insertion sequences, IS )插入序列是最簡單的轉(zhuǎn)座子。典型的插入序列長插入序列是最簡單的轉(zhuǎn)座子。典型的插入序列長7507501500 1500 bpbp，具有，具有101040 40 bpbp長的末端反向重復(fù)序列。長的末端反向重復(fù)序

24、列。ISIS元件的兩個(gè)元件的兩個(gè)末端并非是十分精確的反向重復(fù)序列。末端并非是十分精確的反向重復(fù)序列。所有的所有的ISIS元件都含有一個(gè)編碼區(qū)，它編碼的轉(zhuǎn)座酶能識(shí)別元件都含有一個(gè)編碼區(qū)，它編碼的轉(zhuǎn)座酶能識(shí)別ISIS元件的末端重復(fù)序列，為一種介導(dǎo)轉(zhuǎn)座過程關(guān)鍵蛋白質(zhì)元件的末端重復(fù)序列，為一種介導(dǎo)轉(zhuǎn)座過程關(guān)鍵蛋白質(zhì)組分。轉(zhuǎn)座酶對(duì)組分。轉(zhuǎn)座酶對(duì)ISIS元件兩個(gè)邊界的識(shí)別保證了元件兩個(gè)邊界的識(shí)別保證了ISIS元件作為元件作為一個(gè)整體在基因組中移動(dòng)。一個(gè)整體在基因組中移動(dòng)。ISIS元件位于細(xì)菌的染色體上，也存在于噬菌體和質(zhì)粒元件位于細(xì)菌的染色體上，也存在于噬菌體和質(zhì)粒的的DNADNA分子中。在大腸桿菌的染色

25、體中發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)拷貝分子中。在大腸桿菌的染色體中發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)拷貝的的IS1IS1、IS2IS2和和IS3IS3。F F因子中沒有因子中沒有IS1IS1，但有一個(gè)拷貝的，但有一個(gè)拷貝的IS2IS2和兩個(gè)拷貝的和兩個(gè)拷貝的IS3IS3。當(dāng)質(zhì)粒和染色體上具有相同的。當(dāng)質(zhì)粒和染色體上具有相同的ISIS元件時(shí)，質(zhì)?？梢酝ㄟ^同源重組整合到宿主細(xì)胞的元件時(shí)，質(zhì)?？梢酝ㄟ^同源重組整合到宿主細(xì)胞的染色體上。染色體上。復(fù)合轉(zhuǎn)座子復(fù)合轉(zhuǎn)座子 (composite transposon ) 中心區(qū)攜帶有抗藥性標(biāo)記中心區(qū)攜帶有抗藥性標(biāo)記(Drug marker)(Drug marker)，兩側(cè)有，兩側(cè)有被稱為模塊（被稱為模

26、塊（modulemodule）的）的ISIS元件或類元件或類ISIS元件。元件。 每個(gè)每個(gè)ISIS元件都有以倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列為末端的一般結(jié)元件都有以倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列為末端的一般結(jié)構(gòu)，所以復(fù)合轉(zhuǎn)座子也是以同樣的倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列為構(gòu)，所以復(fù)合轉(zhuǎn)座子也是以同樣的倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列為末端的。有些復(fù)合轉(zhuǎn)座子兩側(cè)末端的。有些復(fù)合轉(zhuǎn)座子兩側(cè)ISIS序列是相同的序列是相同的 , ,另另一些例子中，模塊高度同源但不相同。與一些例子中，模塊高度同源但不相同。與ISIS序列一序列一樣，復(fù)合轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座也會(huì)在靶基因組中產(chǎn)生短的樣，復(fù)合轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座也會(huì)在靶基因組中產(chǎn)生短的正向重復(fù)。正向重復(fù)。Tn3Tn3 轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子 Tn3Tn3代表另

27、一類更為復(fù)雜的轉(zhuǎn)座子。這類轉(zhuǎn)座子的代表另一類更為復(fù)雜的轉(zhuǎn)座子。這類轉(zhuǎn)座子的兩個(gè)側(cè)翼序列不是兩個(gè)側(cè)翼序列不是ISIS或類或類ISIS序列，而是短的倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列，而是短的倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列；序列；Tn3Tn3的反向重復(fù)序列的長度是的反向重復(fù)序列的長度是38bp38bp。在兩個(gè)倒。在兩個(gè)倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列之間有轉(zhuǎn)重復(fù)序列之間有3 3個(gè)基因。個(gè)基因。 A map of transposon Tn3.轉(zhuǎn)座的分子機(jī)制轉(zhuǎn)座的分子機(jī)制 轉(zhuǎn)座子可以通過兩種機(jī)制進(jìn)行轉(zhuǎn)座。一種是保守型轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座子可以通過兩種機(jī)制進(jìn)行轉(zhuǎn)座。一種是保守型轉(zhuǎn)座（conservative conservative transpositintranspo

28、sitin），一種是復(fù)制型轉(zhuǎn)座），一種是復(fù)制型轉(zhuǎn)座（replicativereplicative transposition transposition）。在保守型轉(zhuǎn)座中，轉(zhuǎn)座元）。在保守型轉(zhuǎn)座中，轉(zhuǎn)座元件從供體位點(diǎn)上切除，然后插到靶位點(diǎn)上，因此這個(gè)機(jī)制又叫件從供體位點(diǎn)上切除，然后插到靶位點(diǎn)上，因此這個(gè)機(jī)制又叫做剪切粘貼轉(zhuǎn)座（做剪切粘貼轉(zhuǎn)座（cut-and-paste transpositioncut-and-paste transposition）。在復(fù)）。在復(fù)制型轉(zhuǎn)座中，轉(zhuǎn)座子被復(fù)制，轉(zhuǎn)座的制型轉(zhuǎn)座中，轉(zhuǎn)座子被復(fù)制，轉(zhuǎn)座的DNADNA序列是原座因子的一序列是原座因子的一個(gè)拷貝，而不是它本身

29、。因此，復(fù)制型轉(zhuǎn)座伴隨著轉(zhuǎn)座子拷貝個(gè)拷貝，而不是它本身。因此，復(fù)制型轉(zhuǎn)座伴隨著轉(zhuǎn)座子拷貝數(shù)的增加。數(shù)的增加。 1.1.保守轉(zhuǎn)座保守轉(zhuǎn)座 某些細(xì)菌轉(zhuǎn)座子某些細(xì)菌轉(zhuǎn)座子，包括很多包括很多ISIS元件和復(fù)合轉(zhuǎn)座子元件和復(fù)合轉(zhuǎn)座子，都，都是通過一種稱為剪切是通過一種稱為剪切粘貼機(jī)制進(jìn)行轉(zhuǎn)座的。這種相粘貼機(jī)制進(jìn)行轉(zhuǎn)座的。這種相對(duì)簡單的機(jī)制是一個(gè)保守的過程，即只有靶序列被復(fù)對(duì)簡單的機(jī)制是一個(gè)保守的過程，即只有靶序列被復(fù)制，而原始的轉(zhuǎn)座子則不發(fā)生復(fù)制。制，而原始的轉(zhuǎn)座子則不發(fā)生復(fù)制。2. 2. 復(fù)制型轉(zhuǎn)座復(fù)制型轉(zhuǎn)座 進(jìn)行復(fù)制型轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座子除了具有編碼轉(zhuǎn)座酶的進(jìn)行復(fù)制型轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座子除了具有編碼轉(zhuǎn)座酶的基因外，

30、還具有編碼解離酶（基因外，還具有編碼解離酶（resolvaseresolvase）的基因）的基因以及解離酶的作用位點(diǎn)，即內(nèi)部解離位點(diǎn)以及解離酶的作用位點(diǎn)，即內(nèi)部解離位點(diǎn)（internal resolution site, IRSinternal resolution site, IRS）。）。 69(四)真核生物DNA轉(zhuǎn)座子 1.1.玉米胚乳顏色的控制因子玉米胚乳顏色的控制因子花斑色是由于突變?cè)斐傻?，而且這種突花斑色是由于突變?cè)斐傻?，而且這種突變不是常規(guī)突變，是與一種變不是常規(guī)突變，是與一種“控制因子控制因子”（controlling element)的存在引起的。的存在引起的。（2）解釋）解

31、釋如果有如果有C基因，胚乳合成色素，呈紫色；基因，胚乳合成色素，呈紫色；如果如果C突變（突變（c），胚乳無色素，呈白色。），胚乳無色素，呈白色。在在c胚乳的發(fā)育過程中，部分細(xì)胞發(fā)生恢胚乳的發(fā)育過程中，部分細(xì)胞發(fā)生恢復(fù)突變（復(fù)突變（C），形成色斑。），形成色斑。突變發(fā)生的越早，色斑就越大。突變發(fā)生的越早，色斑就越大。（1）雜交結(jié)論 McClintockMcClintock認(rèn)為原來的認(rèn)為原來的c c突變是由一個(gè)突變是由一個(gè)“可移動(dòng)可移動(dòng)的控制因子的控制因子”（現(xiàn)在稱轉(zhuǎn)座子）引起的，稱為（現(xiàn)在稱轉(zhuǎn)座子）引起的，稱為DsDs，即解離因子（即解離因子（dissociatordissociator）。它可

32、以插入到）。它可以插入到C C基因基因中。另一個(gè)可移動(dòng)的控制因子是中。另一個(gè)可移動(dòng)的控制因子是AcAc，稱激活因子，稱激活因子（activatoractivator），它的存在能夠激活），它的存在能夠激活DsDs轉(zhuǎn)座進(jìn)入轉(zhuǎn)座進(jìn)入C C基基因或其它基因，也能使因或其它基因，也能使DsDs從基因中轉(zhuǎn)出，使得突變從基因中轉(zhuǎn)出，使得突變基因回復(fù)突變成野生型基因，這就是著名的基因回復(fù)突變成野生型基因，這就是著名的Ac-DsAc-Ds系統(tǒng)。系統(tǒng)。（3）對(duì)突變的解釋：Ac-Ds系統(tǒng)為什么總是恢復(fù)突變、而且高頻率？為什么總是恢復(fù)突變、而且高頻率？McClintock認(rèn)為認(rèn)為C突變?yōu)橥蛔優(yōu)閏是由于一個(gè)是由于一個(gè)“可移動(dòng)的控制因子可移動(dòng)的控制因子”（transposable controlling element）的插入引起的，她）的插入引起的，她稱之為稱之為Ds（dissociator）。）。 解離因子解離因子Ds另外還有一個(gè)控制因子另外還有一個(gè)控制因子Ac（activator），），它能激活：它能激活： 激活因子AcDs插入插入C基因（引起突變），基因（引起突變），或從或從C基因中轉(zhuǎn)出（恢復(fù)突變）?；蛑修D(zhuǎn)出（恢復(fù)