DNA的復(fù)制修復(fù)和重組

1、第三十五章 DNA的重組一、同源重組(homologous recombination)發(fā)生在同源序列之間、非特異性重組交換區(qū)具有相同或相似的序列 兩個DNA分子重組酶涉及到雙螺旋的斷裂、修復(fù)、 連接和重組體的釋放 相同的部位不同部位（異位重組）中心環(huán)節(jié)（一）同源重組的分子模型 Holliday模型片段重組體拼接重組體產(chǎn)生3單鏈末端DNA修復(fù)（二）細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移與重組1、細(xì)菌的接合作用（conjugation）遺傳物質(zhì)從供體(donor)轉(zhuǎn)移到 受體(receptor)的重組過程。供體細(xì)胞：雄性受體細(xì)胞：雌性接合質(zhì)粒：編碼接合相關(guān)蛋白（如性菌毛）致育因子（fertility factor）、F

2、因子、性因子F因子化學(xué)本質(zhì)是DNA以自主狀態(tài)存在 或整合到細(xì)菌的染色體上可在細(xì)菌細(xì)胞間轉(zhuǎn)移并傳遞遺傳物質(zhì)5性導(dǎo)(sexduction)與F因子2、細(xì)菌的遺傳轉(zhuǎn)化（ transformation）細(xì)菌吸收外源DNA而發(fā)生遺傳性狀的改變特點：（1）感受態(tài)與感受態(tài)因子 細(xì)菌能從環(huán)境吸收DNA的生理狀態(tài) 主要受感受態(tài)因子(蛋白)影響 感受態(tài)一般出現(xiàn)在細(xì)菌對數(shù)生長后期，可以誘導(dǎo)或加強(qiáng)感受態(tài)（2）供體DNA與受體細(xì)胞結(jié)合結(jié)合發(fā)生在受體細(xì)胞特定部位對供體DNA片段有一定要求結(jié)合過程是一個可逆過程（3）DNA攝取及整合結(jié)合點飽和后，細(xì)菌開始攝取外源DNA多為單鏈攝入，另一條鏈在膜上降解3、細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)（ tra

3、nsduction）細(xì)菌基因通過噬菌體而轉(zhuǎn)移4、細(xì)菌的細(xì)胞融合細(xì)胞質(zhì)膜融合發(fā)生的基因轉(zhuǎn)移與重組烈性噬菌體溫和噬菌體普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalized transduction）完全轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)未整合整合局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restricted transduction）特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)溶原期時噬菌體DNA整合在細(xì)菌染色體特定部位，噬菌體DNA發(fā)生偏差分離，將自身一段DNA留在細(xì)菌染色體上，而帶走了細(xì)菌DNA上的基因。當(dāng)其轉(zhuǎn)導(dǎo)并整合到受體菌中，使受體菌獲得供體菌的某些遺傳性狀。所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌上個別的基因普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的區(qū)別區(qū)別要點普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生的時期裂解期溶原期轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳物質(zhì)供體菌

4、DNA任何部位或質(zhì)粒噬菌體及供體菌特定部位DNA轉(zhuǎn)導(dǎo)的后果完全轉(zhuǎn)導(dǎo)或流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體菌獲得供體菌DNA特定部位的遺傳特性轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率較低增加1000倍（三）重組有關(guān)的酶保守的8堿基非對稱序列大腸桿菌DNA每5-10Kb自然發(fā)生一次被recBCD酶所識別刺激重組重組熱點1、chi 位點2、recBCD酶解旋酶活性：在SSB存在時解開雙螺旋ATP酶活性核酸外切酶活性核酸內(nèi)切酶活性產(chǎn)生DNA單鏈RecBCD從一端靠近Chi位點在移動中降解DNA在Chi位點3 4-6bp行使內(nèi)切酶活性丟掉RecD只保留解旋酶活性3、RecA有兩種不同的活性形式SOS反應(yīng)中的蛋白酶活性促進(jìn)單鏈DNA和雙鏈分子中互補(bǔ)鏈配對 （單

5、鏈置換雙鏈中的同源鏈） 單鏈吸收/單鏈同化 Single-strand assimilation(chi)sequence具有物種，基因和genome seq.的特異性in E.coli genome 1000 chi-seq.chiRecBCD4-6bpOHRecA-pDNA解旋 再螺旋 只要在入侵單鏈和雙鏈之間有自由的末端 RecA即可促進(jìn)單鏈的同化分支遷移4、RuvAB復(fù)合物置換RecARuvA（四聚體） 識別Holliday連接體的結(jié)構(gòu) 在交換點處與DNA四條鏈結(jié)合RuvB（六聚體） ATP酶，有解旋酶活性 為分支遷移提供動力核酸內(nèi)切酶切開Holliday連接體識別不對稱位點ATTG5

6、、RuvC二、特異位點重組（一）噬菌體DNA的整合與切除1、 噬菌體DNA的物理狀態(tài)裂解phage： 為獨立分子形式 在受侵染細(xì)菌中為環(huán)狀溶原狀態(tài)： 是細(xì)菌染色體的整合部分（原噬菌體）整合切除整合在附著位點（attachment sites）上發(fā)生特異位點重組的結(jié)果倒位切除特異的重組位點附著位點 細(xì) 菌attB，由BOB組成 噬菌體 attP，由POP組成 O稱為核心序列、B、P稱為臂重組酶整合酶（integrase，Int） 非細(xì)菌重組所必需整合宿主因子（integration host factor，IHF）Xis蛋白：改變DNA結(jié)構(gòu)，使其對整合呈惰性 參與切除反應(yīng) 噬菌體編碼宿主編碼整合

7、反應(yīng)交錯7bp切開DNA（二）鼠傷寒沙門氏菌的鞭毛相變（三）免疫球蛋白基因的重排三、轉(zhuǎn)座重組轉(zhuǎn)座子（transposon）可以發(fā)生轉(zhuǎn)座的DNA轉(zhuǎn)座元件本身可導(dǎo)致：序列的缺失、插入以及將宿主序列轉(zhuǎn)到新位點同源便攜區(qū)（portable region of homology）為重組提供底物位點對表型有積極/消極的作用（Selfish DNA）（一）細(xì)菌的轉(zhuǎn)座因子1、插入序列（Insertion Sequence，IS） 是簡單轉(zhuǎn)座模序 只編碼起始自己轉(zhuǎn)座的蛋白 轉(zhuǎn)座頻率各異結(jié)構(gòu)特點：兩側(cè)末端為倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列（inverted repeats）旁側(cè)為宿主DNA短正向重復(fù)序列2、轉(zhuǎn)座子 帶有編碼轉(zhuǎn)座功能酶的基因 及抗性（或其他標(biāo)記）基因 組合因子：插入序列標(biāo)記基因插入序列兩類結(jié)構(gòu) 復(fù)合因子： 轉(zhuǎn)座酶基因 反向重復(fù)解離酶基因 反向重復(fù) 標(biāo)記基因組合轉(zhuǎn)座子結(jié)構(gòu)3、轉(zhuǎn)座過程轉(zhuǎn)座酶識別形成中間體復(fù)制型轉(zhuǎn)座（replicative transponsition）非復(fù)制型轉(zhuǎn)座（nonrep