第7講-染色體與DNA(6)培訓(xùn)講學

1、第7講-染色體與DNA(6)轉(zhuǎn)座過程示意圖2.6.1 轉(zhuǎn)座子的分類和結(jié)構(gòu)特征轉(zhuǎn)座子 （transposontransposon，TnTn）是存在于染色體DNADNA上可自主復(fù)制和位移的基本單位。最簡單的轉(zhuǎn)座子不含有任何宿主基因而常被稱為插入序列（insertional sequenceinsertional sequence，ISIS），它們是細菌染色體或質(zhì)粒DNADNA的正常組成部分。一個細菌細胞常帶有少于1010個ISIS序列。 常見的ISIS序列都是很小的DNADNA片段（約1kb1kb），末端具有倒置重復(fù)序列，轉(zhuǎn)座時常復(fù)制宿主靶位點4 415bp15bp的DNADNA形成正向重復(fù)區(qū)。

2、大部分ISIS序列只有一個開放讀碼框，翻譯起點緊挨著第一個倒置重復(fù)區(qū)，終止點位于第二個倒置重復(fù)區(qū)或附近。 IS1IS1含有兩個分開的讀碼框，只有移碼通讀才能產(chǎn)生功能型轉(zhuǎn)座酶。表2-13 IS序列的結(jié)構(gòu)特征比較 復(fù)合式轉(zhuǎn)座子（composite transposoncomposite transposon）是一類帶有某些抗藥性基因（或其他宿主基因）的轉(zhuǎn)座子，其兩翼往往是兩個相同或高度同源的ISIS序列。 一旦形成復(fù)合轉(zhuǎn)座子，ISIS序列就不能再單獨移動，因為它們的功能被修飾了，只能作為復(fù)合體移動。除了末端帶有ISIS序列的復(fù)合轉(zhuǎn)座子以外，還存在一些沒有ISIS序列的、體積龐大的轉(zhuǎn)座子（5 000

3、bp5 000bp以上）TnATnA家族。常帶有3 3個基因，一個編碼- -內(nèi)酰胺酶（AmpRAmpR），另兩個則是轉(zhuǎn)座作用所必須的。所有TnATnA類轉(zhuǎn)座子兩翼都帶有38bp38bp的倒置重復(fù)序列。2.6.2 轉(zhuǎn)座作用的機制 轉(zhuǎn)座發(fā)生時，受體分子中有一段很短的（3 312bp12bp）、被稱為靶序列的DNADNA會被復(fù)制，使插入的轉(zhuǎn)座子位于兩個重復(fù)的靶序列之間。 不同轉(zhuǎn)座子的靶序列長度不同，但特定轉(zhuǎn)座子所復(fù)制的靶序列長度是一樣的。IS1IS1兩翼總有9 9個堿基對的靶序列，而Tn3Tn3兩端總有5bp5bp的靶序列。 在復(fù)制性轉(zhuǎn)座中，整個轉(zhuǎn)座子被復(fù)制，所移動的僅僅是原轉(zhuǎn)座子的拷貝。轉(zhuǎn)座酶（t

4、ransposasetransposase）和解離酶（resolvaseresolvase）分別作用于原始及復(fù)制轉(zhuǎn)座子。TnATnA類主要是這種形式。 在非復(fù)制性轉(zhuǎn)座中，原始轉(zhuǎn)座子作為一個可移動的實體直接被移位，ISIS序列、MuMu及Tn5Tn5等都以這種方式進行轉(zhuǎn)座。2.6.3 轉(zhuǎn)座作用的遺傳學效應(yīng)轉(zhuǎn)座引起插入突變，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因失活。轉(zhuǎn)座產(chǎn)生新的基因。轉(zhuǎn)座產(chǎn)生的染色體畸變。轉(zhuǎn)座引起生物進化。由于轉(zhuǎn)座作用，使某些原來在染色體上相距甚遠的基因組合到一起，構(gòu)建成新的表達單元，產(chǎn)生新的基因和蛋白質(zhì)分子。2.6.4 真核生物中的轉(zhuǎn)座子1 )1 )玉米中的控制因子（controlling elemen

5、tcontrolling element） 轉(zhuǎn)座子玉米中的控制因子分為兩類，即自主性因子和非自主性因子。 前者具有自主剪接和轉(zhuǎn)座的功能；后者單獨存在時是穩(wěn)定的，不能轉(zhuǎn)座，當基因組中存在與非自主性因子同家族的自主性因子時，它才具備轉(zhuǎn)座功能。 同一家族的自主性因子能為非自主性因子的轉(zhuǎn)座提供反式作用蛋白（轉(zhuǎn)座酶）。在著名的Ac-DsAc-Ds體系中，自主轉(zhuǎn)座子AcAc長4 563bp4 563bp，轉(zhuǎn)錄生成3 500bp3 500bp的單一成熟RNARNA。AcAc轉(zhuǎn)座子的兩翼有11bp11bp的倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列，在其靶DNADNA位點復(fù)制形成8bp8bp正向重復(fù)。已知所有DsDs都是AcAc轉(zhuǎn)座子的缺

6、失突變體，其兩端有完整的轉(zhuǎn)座特征序列。 SpmSpm（suppressor-mutatorsuppressor-mutator）和EnEn（enhancerenhancer）屬于另一類轉(zhuǎn)座子。 SpmSpm和EnEn幾乎是完全相同的，它們只有不到1010個堿基的差異，兩端各有一個13bp13bp的倒置重復(fù)序列，在其靶DNADNA位點復(fù)制形成3bp3bp正向重復(fù)。圖2-36 轉(zhuǎn)座子Spm/En和dSpm非自主轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)比較 SpmSpm和EnEn的轉(zhuǎn)錄區(qū)（即tnpAtnpA基因）有8300bp8300bp，成熟mRNAmRNA為2500bp2500bp。 tnpAtnpA基因產(chǎn)物的主要功能是切

7、割轉(zhuǎn)座子序列。另有兩個開放讀碼框位于tnpAtnpA基因的內(nèi)含子中，其mRNAmRNA的含量大約只有tnpAtnpA基因產(chǎn)物的1%1%。 由tnpBtnpB基因編碼的這兩個蛋白可能直接與轉(zhuǎn)座子兩端13bp13bp倒轉(zhuǎn)重復(fù)區(qū)相結(jié)合，有利于DNADNA的切割和轉(zhuǎn)移。所有dSpmdSpm（defectiveSpmdefectiveSpm）都是功能型SpmSpm的缺失突變體。2 )2 )果蠅中的轉(zhuǎn)座子(了解) 果蠅中的CopiaCopia轉(zhuǎn)座子具有數(shù)百bpbp的末端正向重復(fù)和類似于酵母TyTy轉(zhuǎn)座子及RNARNA腫瘤前病毒的結(jié)構(gòu)，能以高速度轉(zhuǎn)錄并產(chǎn)生有多聚腺苷化末端的RNARNA。 只具有一個長的可閱讀框架，基因產(chǎn)物與RNARNA腫瘤病毒逆轉(zhuǎn)錄酶有較高的同源性。 P P轉(zhuǎn)座子（P elementP element）屬于非復(fù)制型，兩翼都有31bp31bp倒置重復(fù)序列，轉(zhuǎn)座后導(dǎo)致靶DNADNA復(fù)制產(chǎn)生8bp8bp正向重復(fù)序列。 有實驗證明，P P轉(zhuǎn)座子插