微生物中轉(zhuǎn)座因子

1、關(guān)于微生物中的轉(zhuǎn)座因子課件第一張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)轉(zhuǎn)座因子的轉(zhuǎn)座機(jī)理，將轉(zhuǎn)座因子分為兩類：第一類是DNA轉(zhuǎn)座子(DNA transposon)，其轉(zhuǎn)座過(guò)程是從DNADNA，這類轉(zhuǎn)座因子存在于原核生物和真核生物中，如細(xì)菌的轉(zhuǎn)座子和插入序列；第二類是反轉(zhuǎn)座子(retrotransposon)，其轉(zhuǎn)座過(guò)程是以RNA為中間體，即從DNARNAcDNA DNA轉(zhuǎn)座。 第二張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 細(xì)菌轉(zhuǎn)座因子的類型和結(jié)構(gòu) 細(xì)菌轉(zhuǎn)座因子分為四個(gè)類型： 插入序列（insertion sequence，IS） 轉(zhuǎn)座子（transposon，Tn） 轉(zhuǎn)座噬菌體（

2、Mu） 接合型轉(zhuǎn)座子第三張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、插入序列插入序列也稱IS因子，它是最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座因子。 IS因子的長(zhǎng)度一般為0.7-2.5 kb。命名：根據(jù)發(fā)現(xiàn)的先后或發(fā)現(xiàn)人的意愿，其命名是在IS后面用阿拉伯?dāng)?shù)字，如在大腸桿菌中幾個(gè)不同的IS拷貝被命名為IS1、IS2、IS3等等。每一種類型的IS因子都有它自己特征性的反轉(zhuǎn)重復(fù)序列。第四張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月插入序列的結(jié)構(gòu)有以下3個(gè)特點(diǎn)： 在IS的兩端含有長(zhǎng)度為1040bp反向重復(fù)序列（inverted repeat sequence，IR），兩端的反向重復(fù)序列在IS的切割和DNA鏈轉(zhuǎn)移中起作用。 大多數(shù)

3、IS都含有一個(gè)編碼轉(zhuǎn)座酶（Transposnase 簡(jiǎn)稱Tnp）的長(zhǎng)編碼區(qū)，其啟動(dòng)子位于一端的反向重復(fù)序列之內(nèi)，而剛好終止于另一端的反向重復(fù)序列之前或之內(nèi)。 轉(zhuǎn)座酶負(fù)責(zé)識(shí)別切割轉(zhuǎn)座子的兩端以及在靶位點(diǎn)造成切口。有些IS含有2個(gè)或2個(gè)以上的開(kāi)放閱讀框架，它們除編碼轉(zhuǎn)座酶外，還編碼用于調(diào)控轉(zhuǎn)座酶活性的調(diào)節(jié)蛋白。第五張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月插入序列的結(jié)構(gòu)，IR表示反轉(zhuǎn)重復(fù) 第六張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月IS插入目標(biāo)DNA的靶序列（5bp）以及在IS兩端的同向重復(fù)位點(diǎn)（藍(lán)色陰影）。由于插入序列不編碼可檢測(cè)的表型性狀，因此根據(jù)上述IS的特點(diǎn)，就可進(jìn)行判斷和鑒定。 在IS

4、插入時(shí)，在靶DNA位點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)短的、長(zhǎng)度一般為3-9bp正向重復(fù)順序(direct repeat sequence，DR)，分布在IS的兩側(cè)。第七張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月插入序列長(zhǎng)度/bp反向重復(fù)序列長(zhǎng)度/bp靶位點(diǎn)長(zhǎng)度/bp在染色體中的拷貝數(shù)IS1768239或86-10IS213274154-13IS31400383-45-6IS414281811或121-2IS5119516411-12表：部分插入序列的特征第八張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、細(xì)菌轉(zhuǎn)座子 幾乎就在發(fā)現(xiàn)IS因子的同時(shí)，微生物學(xué)家和遺傳學(xué)家注意到細(xì)菌中某些對(duì)抗抗生素的基因能從一種DNA分子轉(zhuǎn)移

5、到另一種DNA分子。因此，將帶有抗性基因并能在不同的DNA分子之間移動(dòng)的遺傳單位叫做細(xì)菌轉(zhuǎn)座子(bacterial transposon，Tn)。Tn與IS的主要區(qū)別是攜帶與轉(zhuǎn)座無(wú)關(guān)的藥物抗性或其他特性的基因。Tn一般具有抗生素抗性的基因，因?yàn)檫@些基因容易鑒別，故研究得較為廣泛和深入。第九張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)座子結(jié)構(gòu)示意圖：（A）為T(mén)n5，在兩個(gè)相向反轉(zhuǎn)重復(fù)序列之間含有抗Km、抗Ble、抗Str的基因。（B）為T(mén)n3，在兩個(gè)反向反轉(zhuǎn)重復(fù)序列間除含有編碼轉(zhuǎn)座酶基因外，還含有抗Ap的-內(nèi)酰胺酶基因和解離酶（Resolvase）基因。 第十張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022

6、年6月Tn還編碼其他特性的蛋白，例如Tn951帶有乳糖發(fā)酵基因；Tn1681編碼胞外腸毒素(enterotoxin)，是某些大腸桿菌菌株致腸病的因子。除此以外，不少轉(zhuǎn)座子決定著細(xì)菌對(duì)汞、鎘和砷等金屬離子的抗性。細(xì)菌抗藥性轉(zhuǎn)座子一般可分為兩類：復(fù)合轉(zhuǎn)座子 (composite transposon)復(fù)雜轉(zhuǎn)座子 (complex transposon) 第十一張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 復(fù)合轉(zhuǎn)座子是由兩個(gè)完全相同或類似的插入序列IS和某種抗藥性基因組成的復(fù)合因子，IS作為T(mén)n的兩個(gè)臂或稱兩個(gè)末端，兩個(gè)IS在Tn中做正向或反向排列。在這類轉(zhuǎn)座子中，IS可以帶動(dòng)整個(gè)Tn的轉(zhuǎn)座，也可單獨(dú)

7、進(jìn)行轉(zhuǎn)座。1.復(fù)合轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子長(zhǎng)度kb遺傳標(biāo)記末端特征末端兩IS排向IS關(guān)系IS功能來(lái)源Tn109.3TetRIS10RIS10L反向2.5%差異完整功能功能減弱G-細(xì)菌Tn55.7KanRIS50RIS50L反向1bp差異完整功能無(wú)功能G-細(xì)菌Tn9033.1KanRIS903反向相同都有功能G-細(xì)菌Tn92.5CamRIS1同向相同都有功能G-細(xì)菌Tn16812.08胞外腸毒素IS1反向相同都有功能G-細(xì)菌第十二張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 上表是一些復(fù)合轉(zhuǎn)座子的基本特征，可以看出，Tn9、Tn903和Tn1681中兩個(gè)IS完全相同，而Tn10的左臂(1S10L)和右臂(IS

8、10R)之間有2.5的堿基序列差異，不過(guò)IS10L和IS10R的末端反向重復(fù)序列是完全相同的。 一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)IS結(jié)構(gòu)單位能轉(zhuǎn)座它本身或整個(gè)轉(zhuǎn)座子。當(dāng)一個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)座子的兩個(gè)IS不同時(shí)，該轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座子主要依靠其中一個(gè)IS的功能(如Tn10中的IS10R和Tn5中的IS50R)；當(dāng)兩側(cè)IS完全相同時(shí)，其中任何一個(gè)都能行使該復(fù)合轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座的功能。第十三張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月IS1IS1CamRTn9 2638bp（C）Tn5 5700bpTn10 9300bpIS10IS10TetR第十四張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 復(fù)雜轉(zhuǎn)座子的長(zhǎng)度約5000bp，它的兩端是長(zhǎng)度為3

9、0-40bp的末端反向重復(fù)序列(IR)或正向重復(fù)序列(DR)，中央是轉(zhuǎn)座酶基因和抗藥性基因。 這類轉(zhuǎn)座子總是作為一個(gè)單位轉(zhuǎn)座，而不是象復(fù)合轉(zhuǎn)座子那樣，其IS末端本身就能獨(dú)立轉(zhuǎn)座。由于復(fù)雜轉(zhuǎn)座子性質(zhì)和結(jié)構(gòu)非常相似，其IR順序大小接近，而且大部分具有同源性，因此為了討論方便，常將這類轉(zhuǎn)座子統(tǒng)稱為T(mén)nA轉(zhuǎn)座子。2.復(fù)雜轉(zhuǎn)座子(TnA轉(zhuǎn)座子)第十五張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 TnA轉(zhuǎn)座子廣泛存在于細(xì)菌中，從不同地區(qū)不同菌種分離到的質(zhì)粒都攜帶有TnA轉(zhuǎn)座子。如：南非的鼠傷寒沙門(mén)菌的R1質(zhì)粒 英國(guó)銅綠假單胞菌的RPl質(zhì)粒 鼠傷寒沙門(mén)菌質(zhì)粒R648 大腸桿菌質(zhì)粒R6k等。 盡管這些質(zhì)粒互不相

10、關(guān)，復(fù)制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)移系統(tǒng)都差異很大，但每個(gè)質(zhì)粒都帶有TnA轉(zhuǎn)座子。 現(xiàn)在已經(jīng)知道，TnA能轉(zhuǎn)座到大多數(shù)質(zhì)粒、噬菌體及革蘭陰性菌的染色體上。第十六張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)座子長(zhǎng)度/bp遺傳標(biāo)記末端反向重復(fù)/bp兩側(cè)靶點(diǎn)正向重復(fù)/bp來(lái)源Tn15000Amp385假單胞菌Tn34957Amp385沙門(mén)氏菌Tn2119600Mer Str Sul385志賀菌Tn5018200Hg385假單胞菌Tn10005800無(wú)375大腸桿菌Tn5515300Em355金萄球菌Tn44304200無(wú)385蘇云金菌Tn44516200Cam12不詳莢膜梭菌Tn44566800無(wú)385弗氏鏈霉菌Tn

11、A轉(zhuǎn)座子的基本特征第十七張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Tn3res轉(zhuǎn)座酶IRIRIRIRIRIRIRIR轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶解離酶解離酶解離酶解離酶res 重組位點(diǎn)resresSulMerrAmprStrrTn501Tn21Tn1000幾種復(fù)雜轉(zhuǎn)座子(TnA) 的結(jié)構(gòu)示意圖 第十八張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、細(xì)菌轉(zhuǎn)座因子的插入機(jī)制、轉(zhuǎn)座模型 轉(zhuǎn)座因子不同于噬菌體和質(zhì)粒，它們不是獨(dú)立的復(fù)制子，不能獨(dú)立存在。所有轉(zhuǎn)座因子，包括插入序列、復(fù)合轉(zhuǎn)座子、TnA等的轉(zhuǎn)座機(jī)制都很相似。轉(zhuǎn)座模型根據(jù)轉(zhuǎn)座子在轉(zhuǎn)座過(guò)程中是否復(fù)制而分為兩種類型：非復(fù)制型轉(zhuǎn)座和復(fù)制型轉(zhuǎn)座；根據(jù)轉(zhuǎn)座過(guò)程中是

12、否有共整合體可分為：剪-貼型轉(zhuǎn)座、保守型轉(zhuǎn)座和復(fù)制型轉(zhuǎn)座等。第十九張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月稱剪-貼型轉(zhuǎn)座（cut and paste transponsition）： 它是一種簡(jiǎn)單的插入，是一種非復(fù)制型轉(zhuǎn)座。在該過(guò)程中轉(zhuǎn)座酶識(shí)別轉(zhuǎn)座因子的兩個(gè)末端并進(jìn)行平端切割，完整的轉(zhuǎn)座因子從供體DNA中釋放出來(lái)。同時(shí)轉(zhuǎn)座酶在特殊序列（一般為5-9堿基對(duì)）的靶DNA部位進(jìn)行交錯(cuò)切割，然后轉(zhuǎn)座因子與靶部位的切口末端相連接。第二十張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月這種類型的轉(zhuǎn)座只需要轉(zhuǎn)座酶的參與，很多插入序列（IS）和轉(zhuǎn)座子，如IS10、IS50、Tn5、Tn10等都是以這種方式進(jìn)行轉(zhuǎn)座

13、。 按箭頭位置切開(kāi)靶DNA雙鏈并產(chǎn)生9 bp的單鏈末端轉(zhuǎn)座子一端連接到單鏈靶DNA末端并留下兩個(gè)9 bp的單鏈缺口通過(guò)DNA合成，補(bǔ)平靶DNA和轉(zhuǎn)座子間的單鏈空缺第二十一張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月復(fù)制型轉(zhuǎn)座（replicative transpositon）：是指在轉(zhuǎn)座過(guò)程中供體分子上的轉(zhuǎn)座子首先被轉(zhuǎn)座酶在其兩端交錯(cuò)切開(kāi)，使轉(zhuǎn)座子DNA鏈兩端都帶有游離的3-OH末端，同時(shí)也對(duì)靶位點(diǎn)的兩條鏈進(jìn)行交錯(cuò)切割。然后轉(zhuǎn)座子DNA上的3-OH分別與靶DNA鏈上的5-磷酸基團(tuán)連接而產(chǎn)生一種交叉結(jié)構(gòu)，其交錯(cuò)末端都含有單鏈區(qū)，該單鏈區(qū)為DNA的合成提供了模板，稱為假?gòu)?fù)制叉（pseudorepli

14、cation fork）。 如果復(fù)制從兩個(gè)單鏈區(qū)繼續(xù)進(jìn)行，則形成兩個(gè)拷貝的轉(zhuǎn)座子。此時(shí)，供體和受體形成的結(jié)構(gòu)稱為共整合體（cointegate），即兩個(gè)或兩個(gè)以上的復(fù)制子通過(guò)共價(jià)鍵連接在一起。 第二十二張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1, 轉(zhuǎn)座子和靶DNA在轉(zhuǎn)座酶作用下產(chǎn)生缺口，分別形成兩個(gè)游離末端，以a-h表示2, a與f、g與d連接，剩下b、c、e、h游離端第二十三張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3, 以轉(zhuǎn)座子的兩個(gè)游離端（b和c）為引物進(jìn)行DNA復(fù)制（復(fù)制區(qū)放大）4, 復(fù)制完成并形成兩個(gè)轉(zhuǎn)座子的共整合體第二十四張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5、6, 兩個(gè)轉(zhuǎn)

15、座子通過(guò)自身攜帶的res位點(diǎn)產(chǎn)生重組，形成兩個(gè)獨(dú)立的復(fù)制子，每個(gè)復(fù)制子上都含有一個(gè)拷貝的轉(zhuǎn)座子。 第二十五張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在復(fù)制型轉(zhuǎn)座過(guò)程中，轉(zhuǎn)座子被復(fù)制，一個(gè)拷貝仍保留在原來(lái)的位置上，另一個(gè)拷貝則插入到新的位點(diǎn)上，這種類型的轉(zhuǎn)座伴隨著轉(zhuǎn)座子拷貝數(shù)的增加。另外，在轉(zhuǎn)座過(guò)程中有共整合體的出現(xiàn)。同時(shí)，復(fù)制型轉(zhuǎn)座涉及到兩種類型的酶：一種是轉(zhuǎn)座酶，它作用于原位點(diǎn)的轉(zhuǎn)座因子的兩端序列；另一種是解離酶（resolvase），它作用于復(fù)制拷貝的拆分。第二十六張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月The Structure of R Plasmids and Transposon

16、s. The R1 plasmid carries resistance genes for five antibiotics: Cm、Sm、Su、Ap、Km. These are contained in the Tn3 and Tn4 transposons. The resistance transfer factor (RTF) codes for the proteins necessary for plasmid replication and transfer. The structure of Tn3 is shown in more detail. The arrows in

17、dicate the direction of gene transcription.第二十七張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月保守型轉(zhuǎn)座（conservative transposition）： 為非復(fù)制型轉(zhuǎn)座。在轉(zhuǎn)座過(guò)程中也有交叉結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，但不形成共整合體。在轉(zhuǎn)座過(guò)程中，轉(zhuǎn)座酶對(duì)轉(zhuǎn)座子兩端及靶位點(diǎn)進(jìn)行交錯(cuò)切割，然后供體和靶鏈在切口處連接，從而產(chǎn)生一種交叉結(jié)構(gòu)。接著，轉(zhuǎn)座酶通過(guò)交錯(cuò)切割，將轉(zhuǎn)座子從供體分子上切割下來(lái)。反應(yīng)的結(jié)果為轉(zhuǎn)座子被插入到受體的靶位點(diǎn)DNA中，并且其兩側(cè)為由原來(lái)的單鏈切口所產(chǎn)生的重復(fù)序列。第二十八張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十九張，PPT共六十

18、二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、Mu噬菌體的轉(zhuǎn)座 轉(zhuǎn)座噬菌體是具有轉(zhuǎn)座功能的一類可引起突變的溶源性噬菌體。這類噬菌體不論是進(jìn)入裂解循環(huán)還是處于溶源狀態(tài)，均可整合到寄主染色體上。其中研究得較多的是Mu噬菌體。 Mu噬菌體(mutator phage)，即突變者的意思，是由Taylor在1963年發(fā)現(xiàn)的一種大腸桿菌的溫和噬菌體。但它不同于一般的溫和噬菌體：1) Mu DNA幾乎可插入到宿主染色體的任何一個(gè)位點(diǎn)上，而一般的溫和噬菌體在宿主染色體上有特定插入位點(diǎn)，如噬菌體。第三十張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2) Mu噬菌體DNA的兩端沒(méi)有黏性末端，插入到基因中引起該基因突變。說(shuō)明它的整合方

19、式不同于噬菌體，而類似于轉(zhuǎn)座因子的作用。當(dāng)Mu噬菌體發(fā)生轉(zhuǎn)座插入到宿主染色體上時(shí)，可像其他轉(zhuǎn)座因子一樣引起突變。與IS因子和轉(zhuǎn)座子相比較，轉(zhuǎn)座噬菌體Mu具有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：它不是細(xì)菌基因組的正常組分，因而易于識(shí)別；它可經(jīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生，易于制備。第三十一張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.Mu噬菌體的遺傳圖 它的DNA為線狀雙鏈分子，長(zhǎng)度為37kb。Mu噬菌體DNA不含末端反向重復(fù)序列，這是和其他轉(zhuǎn)座子不同的地方。 游離Mu噬菌體DNA的兩端連接著一段寄主DNA，左端的約長(zhǎng)100bp，右端的約長(zhǎng)1500bp。這兩段寄主DNA序列在不同Mu噬菌體DNA上各不相同，因?yàn)樗鼈兪窃谑删w成熟階段，將

20、整合在寄主DNA中的原噬菌體Mu兩端進(jìn)行切割和包裝時(shí)獲得的。當(dāng)Mu噬菌體再一次整合到寄主DNA中時(shí)這兩段序列則消失。 第三十二張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 基因A和B編碼轉(zhuǎn)座酶，A蛋白是所有轉(zhuǎn)座過(guò)程中都必需的，而B(niǎo)蛋白 只是復(fù)制型轉(zhuǎn)座所必需的； C基因產(chǎn)物對(duì)轉(zhuǎn)座酶基因的表達(dá)起阻遏抑制作用； 轉(zhuǎn)座時(shí)需要Mu噬菌體DNA的兩個(gè)末端，即attL和attR(有時(shí)叫做 MuL和MuR)； 當(dāng)Mu噬菌體DNA被包被在噬菌體頭部時(shí)，DNA的左末端帶有約長(zhǎng) 100bp的寄主DNA，右末端帶有約長(zhǎng)1500bp的寄主DNA。Mu噬菌體的基因圖主要有下列特征： c A B C D E H F G I

21、T J KL M Y N P R S U U S宿主DNA整合復(fù)制晚期mRNA合成激活因子頭部和尾部基因可變化末端的宿主DNAlysattLattR免疫性第三十三張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.Mu噬菌體的轉(zhuǎn)座及其生活史 當(dāng)Mu噬菌體侵染寄主時(shí)，其線性DNA進(jìn)入細(xì)胞后，Mu噬菌體DNA(不包括左右兩端的寄主DNA)通過(guò)“剪-貼”型的非復(fù)制方式，插入到寄主染色體上形成原噬菌體。原噬菌體兩側(cè)各有一個(gè)5bp的靶點(diǎn)序列重復(fù)，這一點(diǎn)和其他轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座作用相似。 溶源化的野生型Mu噬菌體相當(dāng)穩(wěn)定，不易被UV和其他DNA誘變劑所誘導(dǎo)。然而，Mu噬菌體的突變體，如溫度敏感抑制型MuCts，可以通

22、過(guò)將溫度提高到42誘導(dǎo)其進(jìn)入裂解循環(huán)。這是因?yàn)樵撏蛔凅w中的阻遏基因C失活，則噬菌體基因組中的A和B蛋白大量表達(dá)，表達(dá)的A轉(zhuǎn)座酶和B轉(zhuǎn)座酶通過(guò)復(fù)制型轉(zhuǎn)座機(jī)制使Mu插入到寄主染色體上50-100個(gè)新的位點(diǎn)。第三十四張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月同時(shí)，噬菌體的晚期基因，如編碼噬菌體頭部、尾部、裂解蛋白等的基因也開(kāi)始表達(dá)，然后從Mu噬菌體DNA左端約50-150bp處的寄主DNA進(jìn)行切割，以“headful mechanism”方式進(jìn)行包裝，右末端也帶有約1-2kb的寄主DNA。Mu噬菌體DNA的長(zhǎng)度為37kb，加上兩端的寄主DNA，這樣被包裝的DNA長(zhǎng)約39kb。噬菌體組裝完成后，寄主裂

23、解，釋放出50-100個(gè)噬菌體顆粒。 第三十五張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)Mu噬菌體侵染寄主時(shí)，其線性DNA進(jìn)入細(xì)胞后，Mu噬菌體DNA(不包括左右兩端的寄主DNA)通過(guò)“剪-貼”型的非復(fù)制方式，插入到寄主染色體上形成原噬菌體。C蛋白表達(dá)A蛋白受抑制，維持溶原狀態(tài)MuCts突變，受高溫誘導(dǎo)進(jìn)入裂解循環(huán)A、B蛋白大量表達(dá)，Mu 復(fù)制晚期基因表達(dá)包裝酶切割Mu DNA包裝 50b 37kb 1kb原噬菌體兩側(cè)各有一個(gè)5bp的靶點(diǎn)序列重復(fù)，這一點(diǎn)和其他轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座作用相似。 Mu噬菌體以兩種方式轉(zhuǎn)座: 在感染宿主細(xì)胞時(shí)，Mu 不經(jīng)復(fù)制便整合進(jìn)宿主基因組；在溶菌周期中，拷貝數(shù)通過(guò)復(fù)制轉(zhuǎn)

24、座而擴(kuò)增。第三十六張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五、細(xì)菌接合型轉(zhuǎn)座子 不具有反向重復(fù)序列；在轉(zhuǎn)座時(shí)不引起靶DNA上核苷酸序列產(chǎn)生正向重復(fù)；轉(zhuǎn)座過(guò)程通過(guò)“切除-插入”機(jī)制實(shí)現(xiàn)；轉(zhuǎn)移過(guò)程中形成共價(jià)、閉合、環(huán)狀的中間體；在同一個(gè)細(xì)胞中的不同DNA位點(diǎn)進(jìn)行整合或是通過(guò)接合作用進(jìn)入受體細(xì)胞后整合到受體細(xì)胞的DNA上。目前在G+和G-細(xì)菌中都發(fā)現(xiàn)了接合型轉(zhuǎn)座子，研究最深入的是Tn916。第三十七張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月接合型轉(zhuǎn)座子綜合了轉(zhuǎn)座子、質(zhì)粒、噬菌體三方面的特征，是真正的基因轉(zhuǎn)移因子，能引起抗性基因在許多重要細(xì)菌中的擴(kuò)散。轉(zhuǎn)移機(jī)制：轉(zhuǎn)座子從染色體上切割下來(lái)，形成共價(jià)、閉

25、合、環(huán)狀的轉(zhuǎn)座中間體；中間體在同一細(xì)胞內(nèi)的不同DNA位點(diǎn)進(jìn)行整合或向其它細(xì)胞轉(zhuǎn)移：中間體雙鏈DNA的一條單鏈上產(chǎn)生缺口，并以單鏈DNA向受體細(xì)胞轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移完成后再行環(huán)化，然后以供體和受體細(xì)胞中的單鏈為模板進(jìn)行復(fù)制形成雙鏈，環(huán)狀雙鏈DNA分子再分別整合到供體和受體細(xì)胞的染色體上。第三十八張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月接合型轉(zhuǎn)座子在切割和整合上類似于轉(zhuǎn)座子，但其機(jī)理不同于典型的轉(zhuǎn)座子如Tn5、Tn10：接合型轉(zhuǎn)座子可以形成ccc中間體，且整合部位不產(chǎn)生正向重復(fù)序列；與質(zhì)粒相似，都能形成ccc轉(zhuǎn)移中間體，靠接合作用轉(zhuǎn)移，但不能獨(dú)立復(fù)制；切割和整合上類似于溫和噬菌體，其整合酶屬于整合酶家族

26、，不同的是不形成病毒顆粒，不依賴于噬菌體進(jìn)行轉(zhuǎn)移。第三十九張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 細(xì)菌轉(zhuǎn)座因子的遺傳效應(yīng)和應(yīng)用 一、轉(zhuǎn)座因子的遺傳效應(yīng) 轉(zhuǎn)座因子能引起許多遺傳變異，如插入突變和基因重排等。1.插入突變 各種IS、Tn都可以引起插入突變。當(dāng)它們插入到一個(gè)基因時(shí)，該基因的功能受到破壞，其表型和一般突變體相同，如營(yíng)養(yǎng)缺陷型、酶活性喪失等。另外，由于Tn總是帶有抗藥性基因，所以轉(zhuǎn)座子插入后除能引起基因突變外，還具有轉(zhuǎn)座子帶來(lái)的抗藥性。第四十張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.DNA重排(缺失、倒位和擴(kuò)增) 幾乎所有的轉(zhuǎn)座因子都能促進(jìn)它們相鄰基因的缺失。當(dāng)轉(zhuǎn)座因子插入

27、某一基因后，一方面引起該基因的失活，另一方面也引起插入部位鄰近片段的不穩(wěn)定而產(chǎn)生缺失。第四十一張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月a bx y zc da bc dx yz a bc dz y x 同源序列配對(duì)重組缺失：當(dāng)轉(zhuǎn)座子以相同方向轉(zhuǎn)座到鄰近位置上，在兩個(gè)正向重復(fù)轉(zhuǎn)座因子之間發(fā)生同源重組，就導(dǎo)致宿主染色體DNA缺失。第四十二張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月a bx y zc da bd cx yz a bz y xc d同源序列配對(duì)重組倒位：當(dāng)轉(zhuǎn)座因子以相反方向轉(zhuǎn)座到鄰近位置上，然后發(fā)生重組，則引起染色體DNA倒位。 第四十三張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月a

28、bx y zc dx y za bx y zc dz y x 同源序列配對(duì)重組擴(kuò)增：轉(zhuǎn)座子之間的同源重組，可使兩個(gè)不同的DNA片段連接在一起，從而引起DNA的擴(kuò)增。使一些原來(lái)在染色體上相距甚遠(yuǎn)的基因組合到一起，形成一個(gè)操縱子或表達(dá)單元，也可能產(chǎn)生一些具有新的生物學(xué)功能的基因和新的蛋白質(zhì)分子。第四十四張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.極性效應(yīng) 當(dāng)轉(zhuǎn)座因子插入到一個(gè)操縱子的上游基因時(shí)，不僅能破壞被插入的基因，而且也能大大降低位于遠(yuǎn)離啟動(dòng)子一端的基因的表達(dá)。 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)轉(zhuǎn)座因子都有極性效應(yīng)，而且正、反向插入都有這種現(xiàn)象。幾乎所有IS的可閱讀框內(nèi)(除IS1外)，都含有依賴于Rho的轉(zhuǎn)

29、錄終止信號(hào)和終止密碼子，這是造成極性突變的根本原因。第四十五張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月極性效應(yīng)：一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位中的一個(gè)無(wú)義突變能抑制轉(zhuǎn)錄單位中隨后基因的轉(zhuǎn)錄。第四十六張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十七張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、轉(zhuǎn)座子的應(yīng)用 轉(zhuǎn)座子通常在一些被稱為靶序列(target sequence)的特定序列上插入，這些短序列在基因組上的排列是相對(duì)隨機(jī)的，它的插入導(dǎo)致被插入基因的突變。因此，可以利用轉(zhuǎn)座子的這一特性進(jìn)行基因誘變。 用于誘變的轉(zhuǎn)座子一般都是復(fù)合型轉(zhuǎn)座子，如：Tn5、Tn9、Tn10等，其中用的較多的是Tn5和Tn10。它們的轉(zhuǎn)座

30、頻率高，對(duì)目標(biāo)序列特異性要求低，而且轉(zhuǎn)座子不需要與細(xì)菌的基因組存在同源性等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于許多革蘭陰性菌的轉(zhuǎn)座誘變中。利用轉(zhuǎn)座子可進(jìn)行隨機(jī)誘變和定位誘變。第四十八張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.隨機(jī)誘變 因?yàn)檗D(zhuǎn)座子不像質(zhì)粒那樣能獨(dú)立存在并自主復(fù)制，因此要利用轉(zhuǎn)座子進(jìn)行誘變時(shí)需要先將轉(zhuǎn)座子構(gòu)建在適當(dāng)?shù)妮d體上，通常所用的載體主要是質(zhì)粒。轉(zhuǎn)座子載體應(yīng)具有下面兩個(gè)功能：能通過(guò)轉(zhuǎn)化或接合作用導(dǎo)人受體菌在受體菌中不能自我復(fù)制，為自殺型質(zhì)粒載體，以使轉(zhuǎn)座子存在轉(zhuǎn)座壓力，保證通過(guò)抗性篩選得到的轉(zhuǎn)化子或接合子都含有轉(zhuǎn)座子。 第四十九張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月pSUP5011mo

31、bCamAmpTn5-mobmobpSUP2021CamAmpTetTn5自殺型質(zhì)粒載體：在自殺型質(zhì)粒上插入轉(zhuǎn)座子而獲得第五十張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.定位誘變定位誘變與隨機(jī)誘變的原理類似，但誘變中首先需要將轉(zhuǎn)座子，如Tn5，整合在基因組上。將要誘變的目的基因克隆到質(zhì)粒如F質(zhì)粒上。將含有目的基因的F質(zhì)粒轉(zhuǎn)入基因組已整合有Tn5的大腸桿菌中，再與受體菌雜交進(jìn)行誘變，最后篩選突變型接合子。 第五十一張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月要使供體菌（(Lac Pro)Strs）上的Tn5插入到F Lac+Pro+/Strs的乳糖發(fā)酵基因中去以引起Lac+突變，可先將這一F因子

32、轉(zhuǎn)移到(Lac Pro)Strr受體細(xì)胞中去，再觀察是否發(fā)生了插入突變。在能排除供體的含鏈霉素的培養(yǎng)基上選擇Pro+受體菌落，若是抗卡那霉素的，那就是說(shuō)受體細(xì)菌不但接受了F因子，而且這一F因子帶有Tn5，如果它同時(shí)不能在以乳糖為唯一碳源的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，那么，這一插入位置就是在乳糖發(fā)酵基因中。為進(jìn)一步提高效率，還可以采取一種措施，使在特定條件下Lac+細(xì)菌不能生存而Lac-細(xì)菌能夠生存。已經(jīng)知道galE突變型在有乳糖和半乳糖存在的情況下，由于細(xì)胞中積累有毒的半乳糖代謝中間產(chǎn)物UDPgal和gal-1-P而死亡，所以如果采用galE突變型作為受體細(xì)菌，在含有0.02%乳糖和0.2%甘油的基本基上，

33、受體細(xì)菌如果接受了一個(gè)FLac+Pro+，就不能生存。如果lac+基因由于插入了Tn5而成為lac+，那么受體細(xì)菌便能生存下來(lái)。第五十二張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月pSUP5011mobCamAmpTn5-mob-sacBsacBA、質(zhì)粒消除（利用sacB基因功能）B、質(zhì)粒轉(zhuǎn)移（利用mob位點(diǎn)的功能） Tn5-mob-SacB/pBR3253 利用Tn5-mob質(zhì)粒載體研究質(zhì)粒功能第五十三張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 酵母中的轉(zhuǎn)座因子酵母轉(zhuǎn)座子Ty（Transposon yeast）與果蠅中的轉(zhuǎn)座子及反轉(zhuǎn)錄病毒原病毒類似，能插入染色體的許多位點(diǎn)，在插入的Ty兩端靶基因產(chǎn)生5bp 重復(fù)。Ty的轉(zhuǎn)座效率比細(xì)菌轉(zhuǎn)座子要低，約為10-7-10-8。釀酒酵母中只有Ty因子，而無(wú)其它種類的轉(zhuǎn)座子。第五十四張，PPT共六十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、Ty因子在酵母基因組中的分布情況釀酒酵母中有5類反轉(zhuǎn)座子，即Ty1-Ty5，Ty插入占整個(gè)基因組的3.1%，其中主要是單個(gè)LTR（solo LTR），是由于LTR-LTR間的重組使Ty中間區(qū)缺少后產(chǎn)生的。第五十五張，PP