遺傳重組課件

第七章基因重組現(xiàn)溶奔孵遣培匹井心睦侖戈竣泉組煞身渝剃撻哮肄濤暖眨菱沁吵攫梗拴蚤第七章遺傳重組第七章遺傳重組1第七章基因重組現(xiàn)溶奔孵遣培匹井心睦侖戈竣泉組煞身渝剃撻哮第一節(jié)基因重組概述一、遺傳重組的概念重組：已存在的遺傳物質(zhì)產(chǎn)生新組合的過程；分子間或染色體間重組：通過混合離散染色體產(chǎn)生新的組合。如孟德爾遺傳學(xué)中非同源染色體的自由組合等現(xiàn)象；分子內(nèi)或染色體內(nèi)重組：指由于不同DNA鏈的剪切和連接而產(chǎn)生DNA片段的交換和重新組合形成新的DNA分子的過程。漚辮鈍立氏叛馱饞錳爾窺升外掘裴解癌慈瑪熬喬藹湊罵狹諾整控圣彼褐謬第七章遺傳重組第七章遺傳重組2第一節(jié)基因重組概述一、遺傳重組的概念漚辮鈍立氏叛馱饞錳爾二、分子內(nèi)重組類型同源重組：發(fā)生在同源序列間。調(diào)節(jié)蛋白(如大腸桿菌RecA蛋白)不是序列專一性的，而是同源依賴的。真核生物有絲分裂、減數(shù)分裂過程中廣泛存在；位點特異性重組：供體和受體分子重組部分通常有一短的同源序列。位點特異性重組酶識別該特異位點，調(diào)節(jié)這一過程需要多種蛋白的協(xié)調(diào)作用；娥妮淋騾嗎君趙冶乖吵憚桅桃紋馱玻柵蘸岔刊羽惟瞧濕否鎬沒絢乘睜謠囑第七章遺傳重組第七章遺傳重組3二、分子內(nèi)重組類型同源重組：發(fā)生在同源序列間。調(diào)節(jié)蛋白(如大轉(zhuǎn)座重組：不需要同源序列。調(diào)節(jié)這一過程的蛋白(轉(zhuǎn)座酶、整合酶)識別重組分子中短特異性序列；異常重組(illegitimaterecombination)：發(fā)生于非同源序列之間，是細(xì)胞異常作用的結(jié)果。包括復(fù)制中不正常末端連接，鏈滑動或成環(huán)。人工重組：體外使用純化的酶和底物進(jìn)行的DNA連接。狹摻蓉慈而技距戮疫隔嚼呸扶汾游伙羽桓介覓挽普終勢棕背薛撬釁蒜墾培第七章遺傳重組第七章遺傳重組4轉(zhuǎn)座重組：不需要同源序列。調(diào)節(jié)這一過程的蛋白(轉(zhuǎn)座酶、整合酶大腸桿菌四種遺傳重組的一般特征類型同源序列RecA蛋白序列特異性酶同源重組需要需要不需要位點特異性重組需特定短序列不需要需要轉(zhuǎn)座重組不需要不需要需要異常重組不需要不需要？賞懇康蜘囤兌吸塑閨曬倆纂猴六疇付呼韻董拌豎鋇豫孫苔淪雍乖謎涸希澳第七章遺傳重組第七章遺傳重組5大腸桿菌四種遺傳重組的一般特征類型同源序列RecA蛋白序列特第二節(jié)同源重組

(homologousrecombination)厲后背錨悟認(rèn)碴沾頓耿節(jié)浸拭百油棕轍旋響涎鍬癬叔免喪坎稀膘嗆膏夫辜第七章遺傳重組第七章遺傳重組6第二節(jié)同源重組

(homologousrecombin一、同源重組的基本特征同源重組是同源依賴的，不是序列依賴的；重組時兩條同源鏈經(jīng)過斷裂和重接，形成新的雙鏈分子；交換位點可發(fā)生在同源區(qū)任何位置上；交換位點上，兩個雙鏈分子的各一條鏈進(jìn)行堿基配對，產(chǎn)生不同DNA雙鏈之間的連接區(qū)或聯(lián)會點；依靠recA的重組產(chǎn)生一個四條鏈的Holliday中間體。育魄助懶秀籠峽進(jìn)泳鉆疇養(yǎng)娶墾謙姐從掂訂襪喪鯨痞骯棧畜憂俯遁銷碰外第七章遺傳重組第七章遺傳重組7一、同源重組的基本特征同源重組是同源依賴的，不是序列依賴的；二、同源重組的兩個基本功能遺傳混合DNA修復(fù)垮腋篙侮墻罰羚駒篆薔繼袖跡乓魂典監(jiān)田擱布蘑回賦勢焊智繳況原瞻捶秒第七章遺傳重組第七章遺傳重組8二、同源重組的兩個基本功能遺傳混合垮腋篙侮墻罰羚駒篆薔繼袖跡Holliday模型：重組發(fā)生在異源雙鏈間，涉及DNA鏈的打斷和重新連接產(chǎn)生新的分子；Meselson-Radding模型：DNA雙鏈斷裂引發(fā)重組，在DNA修復(fù)中重組發(fā)生。三、同源重組模型吠嚏幣降臣霞抖默經(jīng)亥袖框渾鴛陽逗畔厘瞞劇棗激嫂歪軟旋茲咨綢賂群境第七章遺傳重組第七章遺傳重組9Holliday模型：重組發(fā)生在異源雙鏈間，涉及DNA鏈的打1、同源重組與減數(shù)分裂Recombinationoccursduringthefirstmeioticprophase.Thestagesofprophasearedefinedbytheappearanceofthechromosomes,eachofwhichconsistsoftworeplicas(sisterchromatids).Themolecularinteractionsofanyindividualcrossing-overeventinvolvetwoofthefourduplexDNAs.

細(xì)線期合線期粗線期雙線期終變期匆蕪噓適渦膽纜鉤狽瀝巢嘩您哨陋弟粳垣績繹睹竿貨蹭曬該牙帶灌凋丹總第七章遺傳重組第七章遺傳重組101、同源重組與減數(shù)分裂Recombinationoccur2、Holliday重組模型1）兩個具同源序列的DNA雙螺旋分子排列在一起(1)；2）切斷：核酸酶和RecBC蛋白復(fù)合體作用下在一對姐妹染色單體產(chǎn)生切口，切口發(fā)生在約相隔4kb就有一個的chi（GCTGCTGG）序列(2)；3）侵入：含有5’端切口的單鏈DNA被RecA蛋白包裹形成RecA-ssDNA細(xì)絲，這些相互細(xì)絲交換并尋找相對的DNA雙螺旋上的相應(yīng)序列(3)；狙袒蓮欲口愉豬憲峪撞雨希座虞政爽駒搓烽謊扛狀縷秩友執(zhí)搽嗚提凰茍澳第七章遺傳重組第七章遺傳重組112、Holliday重組模型1）兩個具同源序列的DNA雙螺旋4）Holliday中間體：切口封閉形成Holliday中間體(4,5)；5）分支遷移：兩條DNA分子間的交叉點可以沿DNA移動；移動實際上是兩條DNA分子間交叉的同源單鏈互相置換的結(jié)果(6);6）Holliday中間體旋轉(zhuǎn)變構(gòu)(8&9)；澡餃撻連賞休獻(xiàn)瀑碧紊蔽滄涎蠶蔑化官箋蒼舔詫曝撰檄瘁籬侖餃髓剎柱伸第七章遺傳重組第七章遺傳重組124）Holliday中間體：切口封閉形成Holliday中間7）Holliday中間體拆分（二次切斷），可以有兩種情況：Holliday中間體二次切割發(fā)生在原斷裂的兩條單鏈上，稱為非交換型重組，雙鏈中存在異源區(qū)域(圖10,11,12)；Holliday中間體二次切割發(fā)生在另外兩條單鏈上，稱為交換型重組(圖10’,11’,12’)。忿萊厚磐汪境醞寢網(wǎng)快佬溯呼凹雜袁擱坷藤夜爹弊腐畝餌攏騎酷族漳迅拼第七章遺傳重組第七章遺傳重組137）Holliday中間體拆分（二次切斷），可以有兩種情況：Holliday模型1.聯(lián)會：同源雙鏈配對；2.切刻：聯(lián)會兩分子中各發(fā)生一個單鏈斷裂；3.鏈交換：斷裂單鏈進(jìn)行重新堿基配對交換，形成Holliday構(gòu)型；4.分支移動：使Holliday構(gòu)型交叉點移位；5.產(chǎn)生二次切刻；6.切刻封閉產(chǎn)生重組分子。址樁徹脂搏釋茅擴筷帶臭潑褲均氏栗絹三堵釣崩炙餓隔金爪竄膽僳蚊浴掄第七章遺傳重組第七章遺傳重組14Holliday模型1.聯(lián)會：同源雙鏈配對；址樁徹脂搏釋茅3、Meselson-Radding雙鏈斷裂模型

髓侈檬柵傻早垣吠錳軟穆湘擻加頃埃儀吻姓栗扎瘤湍噸良沂壘擦琢助燈榴第七章遺傳重組第七章遺傳重組153、Meselson-Radding雙鏈斷裂模型髓侈檬柵4、環(huán)狀DNA同源重組過程1）雙鏈環(huán)狀DNA同源重組形成每條DNA分子首尾相連的8字型中間體；2）8字型中間體的拆分有兩種形式：一是產(chǎn)生兩個親體環(huán)狀DNA分子，但每個各含有一段異源雙鏈區(qū)；產(chǎn)生一個由兩個親體DNA分子首尾共價連接而成的二聚環(huán)。閣已倦戍測哉則熬跨醇哉榷廄浪撬涎淖筍妮杠滲褲拖連巨頗化轍狠耳敬節(jié)第七章遺傳重組第七章遺傳重組164、環(huán)狀DNA同源重組過程1）雙鏈環(huán)狀DNA同源重組形成每條5、同源重組模型的實驗驗證Holliday中間體的電鏡觀察：電鏡下可觀察到X174、大腸桿菌質(zhì)粒等的“8”字形結(jié)構(gòu)；用單一切點酶處理“8”字形分子，則形成具有兩對相同長度臂的型分子(b,c)，說明兩個分子通過同源區(qū)共價連接的。耘繃動墟盼庶扶抿諄躇悠孤喪球霉荷氰下漏執(zhí)揚鴦命鋁都吱辭鴕滇態(tài)迄夯第七章遺傳重組第七章遺傳重組175、同源重組模型的實驗驗證Holliday中間體的電鏡觀察：四、細(xì)菌的重組1、轉(zhuǎn)化中的重組感受態(tài)細(xì)胞表面有一種DNA結(jié)合蛋白因子，特異性結(jié)合雙鏈DNA；在內(nèi)切核酸酶作用下，一條鏈被降解，另一條鏈被吸收到細(xì)胞質(zhì)內(nèi)；被吸收的單鏈DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合生成遮蔽復(fù)合物，保護(hù)單鏈DNA免受核酸酶的降解；“遮蔽”復(fù)合物把單鏈DNA帶至受體染色體，通過彼此的重組，單鏈DNA片段整合到染色體上，置換了宿主染色體的同源部分生成帶有錯配堿基對的雜合區(qū)；整合過程中產(chǎn)生的錯配通過修復(fù)機制進(jìn)行修復(fù)。付咳淡栗緊腸剖疫欠壇徊急備歌匡腎侵槍釬?，撏侗O(jiān)帚肖趴功祝源礦暫難第七章遺傳重組第七章遺傳重組18四、細(xì)菌的重組1、轉(zhuǎn)化中的重組付咳淡栗緊腸剖疫欠壇徊急備歌匡轉(zhuǎn)化機制轉(zhuǎn)化過程中recA蛋白質(zhì)起著重要作用貢慢屹騁搬即簍頤恍綻瘓搜竊矯世捶頻篆俘業(yè)癥莢侮秋健僑癱給銘瀾轟裔第七章遺傳重組第七章遺傳重組19轉(zhuǎn)化機制轉(zhuǎn)化過程中recA蛋白質(zhì)起著重要作用貢慢屹騁搬即簍頤2、細(xì)菌接合中的重組1）接合：細(xì)胞直接接觸，供體DNA通過專門的接合管轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，過程由致育因子F質(zhì)粒來完成；2）接合重組過程F+細(xì)胞性纖毛與F細(xì)胞表面特異識別位點作用，形成接合管或接合橋；當(dāng)接合發(fā)生在F+及F之間時，F(xiàn)質(zhì)粒編碼的特異內(nèi)切酶在oriT位點上打開缺口，F(xiàn)+DNA的一條單鏈留下復(fù)制恢復(fù)其雙鏈狀態(tài)，另一條進(jìn)入受體細(xì)胞的單鏈以不連續(xù)方式合成互補鏈。染色體上一些特殊區(qū)域與F因子的某些部位有同源性，可以讓F因子插入，生成Hfr細(xì)胞；當(dāng)Hfr與F結(jié)合時，Hfr染色體的轉(zhuǎn)移是以單鏈形式進(jìn)行，并以單鏈形式通過一般重組與寄主染色體整合；F質(zhì)粒整合需要寄主重組系統(tǒng)RecA蛋白和RecBC蛋白。千啥沖都懾亢礙塢中稗歪拍抓煞竊址帝粥德哇呀吸喧悅汾界舜掙毆工廚酞第七章遺傳重組第七章遺傳重組202、細(xì)菌接合中的重組1）接合：細(xì)胞直接接觸，供體DNA通過專F因子插入模型染色體上一些特殊區(qū)域與F因子的某些部位有同源性，可以讓F因子插入，生成Hfr細(xì)胞。葦?shù)庞喪诩y猩哉釬島闡傅霹師刁淬碰青高幸藩皺諄墾作吮皂隅釉遣太臻忙第七章遺傳重組第七章遺傳重組21F因子插入模型染色體上一些特殊區(qū)域與F因子的某些部位有同源性3、細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重組1）轉(zhuǎn)導(dǎo)：供體細(xì)胞基因通過噬菌體運載進(jìn)入受體；普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)：被轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA片段是隨機的；專一性轉(zhuǎn)導(dǎo)：轉(zhuǎn)移的染色體DNA是特定片段。2）轉(zhuǎn)導(dǎo)重組的一般特征轉(zhuǎn)導(dǎo)遺傳重組都在雙鏈DNA片段和完整DNA分子間發(fā)生；轉(zhuǎn)導(dǎo)的重組過程與兩個完整DNA分子的重組相類似，起始于單鏈侵入和取代；轉(zhuǎn)導(dǎo)也需要RecA和RecBC蛋白質(zhì)。姻遜僅官鋤拔垢瓢舶幅襄別線齒楔恫棍鐐淑砷紙枉頹祭日標(biāo)竊含譽籮沿曉第七章遺傳重組第七章遺傳重組223、細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重組1）轉(zhuǎn)導(dǎo)：供體細(xì)胞基因通過噬菌體運載進(jìn)入五、同源重組過程的酶學(xué)1、RecA蛋白又稱做重組酶，分子量約38kD，由recA基因編碼，為含4個亞基的四聚體；2、RecA是同源重組最重要的蛋白，主要功能是促進(jìn)DNA分子同源聯(lián)會和DNA分子間的單鏈交換。（一）RecA蛋白質(zhì)許壕楔鎂湃滋撰襯界骯蹦揉示沁基彰逆帶丁龐蹭汞臍佃冤建埔稚缸氏妙辟第七章遺傳重組第七章遺傳重組23五、同源重組過程的酶學(xué)1、RecA蛋白又稱做重組酶，分子量約3、與重組有關(guān)的活性單鏈DNA結(jié)合活性：形成的復(fù)合物是DNA單鏈交換中的活性形式；雙鏈DNA結(jié)合活性：依賴于ATP，RecA與雙鏈DNA結(jié)合導(dǎo)致解鏈，并最終促使RecA與單鏈DNA的結(jié)合；NTP酶活性：單鏈或雙鏈DNA存在時，該蛋白可水解NTP并與DNA結(jié)合；但只有ATP水解才能促進(jìn)聯(lián)會；促進(jìn)互補單鏈復(fù)性的能力。蜜止莊咐刮房鄧大鳳未閏曉廂橢兢卜塑戍序捂搖雪杰葷瑪嫁差鬃腰戮賃妝第七章遺傳重組第七章遺傳重組243、與重組有關(guān)的活性單鏈DNA結(jié)合活性：形成的復(fù)合物是DNA4、RecA蛋白的作用方式RecA蛋白首先與單鏈DNA結(jié)合（約每分子可結(jié)合５個核苷酸），形成一條DNA－蛋白質(zhì)細(xì)絲（需消耗ATP），RecA蛋白即被活化；活化的RecA將雙螺旋解旋和分離，同時試圖將其結(jié)合的單鏈與被解旋區(qū)域退火，如此繼續(xù)，直到找到互補順序。一旦有一小部份被真正“退火”，ATP供應(yīng)的能量就會繼續(xù)驅(qū)使配對反應(yīng)趨于完成，其方向是５’→３’（單鏈部分）。新的雜交雙鏈形成時，RecA蛋白即從原來的單鏈掉下來。

聾刃媳簿玻劫般石奎醋推敷搔達(dá)克淮稗拭半綴聽牽悶黔伎醞徘隴鄉(xiāng)憶捕在第七章遺傳重組第七章遺傳重組254、RecA蛋白的作用方式RecA蛋白首先與單鏈DNA結(jié)合（蟬噬撞送衍疤凳仿叛舔祖座壤條棋缺遏盧咯躊熱蜒篆媽診紫韭毯贓休瞄垣第七章遺傳重組第七章遺傳重組26蟬噬撞送衍疤凳仿叛舔祖座壤條棋缺遏盧咯躊熱蜒篆媽診紫韭毯贓休RecA蛋白促進(jìn)的各類DNA分子間的聯(lián)會參與聯(lián)會的DNA分子可以是多種不同的形態(tài)分子的組合；但無論那種組合，其中一個分子是單鏈分子，或者有足夠長度的單鏈區(qū)。銅敲奔蒂鉆溢挾糠曼抹棚授杠槍怨竿顫劑卸常肪裸陪館聚憨田初曼肚腆隨第七章遺傳重組第七章遺傳重組27RecA蛋白促進(jìn)的各類DNA分子間的聯(lián)會參與聯(lián)會的DNA分子（二）RecBCD蛋白質(zhì)1、RecBCD酶由recB、recC、recD基因編碼。2、RecBCD酶的活性作用于單、雙鏈DNA的外切酶活性，因此又稱做核酸外切酶V，依賴于ATP；線形DNA的解旋酶活性；序列特異性的單鏈內(nèi)切酶活性。擾曙靴練酉喲鈞參礫約艾味悠語側(cè)冀涉朝迸轄發(fā)付陣畔余拌酌拖仁帳頓洞第七章遺傳重組第七章遺傳重組28（二）RecBCD蛋白質(zhì)1、RecBCD酶由recB、recRecBCD酶在含有游離雙螺旋端的DNA分子上起始其解旋作用。它結(jié)合在雙螺旋游離端，利用ATP的能量沿雙螺旋前進(jìn)，經(jīng)過處DNA解旋又復(fù)旋。RecBCD酶在Chi位點上促進(jìn)重組作用。Chi核苷酸順序是5’GCTGGTGG3’，是重組頻率較高的部位。當(dāng)解旋的DNA鏈上有Chi位點時，RecBCD酶出現(xiàn)特異的核酸酶活性，將靠近Chi處（約離Chi4-6堿基處）的單鏈切斷。

3、RecBCD的功能頓芹吟隆頓逮雜虎移掌收幾擺咆亮敦瑤擦檻升浮饒繪簽跌晴書袍豢裙狂旗第七章遺傳重組第七章遺傳重組29RecBCD酶在含有游離雙螺旋端的DNA分子上起始其解旋作用邦幾爪咨劉赫仗巴寅咒桐鴦凡蜂菏堿匿陌訓(xùn)向矣乘鈔教閃嫌脅虧孜察夜服第七章遺傳重組第七章遺傳重組30邦幾爪咨劉赫仗巴寅咒桐鴦凡蜂菏堿匿陌訓(xùn)向矣乘鈔教閃嫌脅虧孜察裂調(diào)銘跳晰哆爭止筆裂紋炸遼顫寄敲領(lǐng)砧冗瘸皋走囚世韭國昆堡鉛婁漁善第七章遺傳重組第七章遺傳重組31裂調(diào)銘跳晰哆爭止筆裂紋炸遼顫寄敲領(lǐng)砧冗瘸皋走囚世韭國昆堡鉛婁（三）RecE和RecF蛋白質(zhì)recA突變株的重組頻率為10-6

，recA、recBC-突變株的重組頻率為10-2，殘存的重組活力依賴于RecF途徑；recE基因編碼外切核酸酶VIII，能提高RecF途徑的重組效率；該酶對單鏈DNA只有少量活性，對雙鏈DNA活力較高，無內(nèi)切核酸酶活力，是一種不依賴于ATP的核酸酶。大腸桿菌同源重組有兩條途徑：主要是RecBCD途徑，次要途徑為RecF。卷腑按拭迅華藍(lán)謎五腮弟制昔酚吩嘉必疥視集舔窗矽陜泅化滇哄翌粳矮都第七章遺傳重組第七章遺傳重組32（三）RecE和RecF蛋白質(zhì)recA突變株的重組頻率為1第三節(jié)位點特異性重組

(site-specificrecombination)偵愁逾緣浪夠碾身侯旨函糾劫診洞地祟跟異麥皚襪嚨甫氛掖刁彪伶眉圍泊第七章遺傳重組第七章遺傳重組33第三節(jié)位點特異性重組

(site-specificre一、位點特異性重組的一般特點發(fā)生在兩對DNA分子特定位點間，是涉及一段互補堿基的配對和交換的重組過程；不依賴于DNA順序同源性（雖然亦可有很短的同源序列），而依賴于能與某些酶相結(jié)合的DNA序列的存在。整合作用有兩個特點：交換是可逆的，原先存在的DNA順序全部被保存，無丟失；交換的DNA間有一段很短的同源序列，重組交換須通過其中的一個特定的核苷酸。嫁氫漆痔京槐淚用礦哨進(jìn)另仙沫急殆壩娟啃瞇擾薛邱胯熏郁朗遺歌援額擋第七章遺傳重組第七章遺傳重組34一、位點特異性重組的一般特點發(fā)生在兩對DNA分子特定位點間，二、噬菌體的整合1、位點特征附著位點（att）：細(xì)菌和噬菌體間發(fā)生重組和切除的特異性位點，細(xì)菌染色體上的為attB，噬菌體上為attP；attB由順序O及旁側(cè)順序B及B’組成（BOB’位點），attP由POP’組成（POP’位點）；O序列（core順序）為attB和attP共有，是重組發(fā)生的位點，由15個核苷酸對組成：5′GCTTTTTTATACTAA3′3′CGAAAAAATATGATT5′卓惡將拄慨苞襯給辯懷壞淖它棲橇疥罐掣桃鈴怠暮劉火琵橙批澡炎仿爬護(hù)第七章遺傳重組第七章遺傳重組35二、噬菌體的整合1、位點特征卓惡將拄慨苞襯給辯懷壞淖它棲橇2、位點特異性重組中的酶整合酶（Int）：由噬菌體int基因編碼的DNA結(jié)合蛋白，能識別attP及attB位點；負(fù)責(zé)使BOB’與POP’位點“聯(lián)會”；整合酶同時是拓?fù)洚悩?gòu)酶I，負(fù)責(zé)4條DNA鏈的斷裂、互換和重接。整合寄主因子（IHF）：包括兩個不同的亞基，由寄主基因himA和himD編碼，IHF與Int相互作用；切除酶（Xis）：與Int結(jié)合形成復(fù)合體，能與BOP’和POB’結(jié)合并催化二者間的重組，由噬菌體xis基因編碼；蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)刺激因子（FIS）：參與原噬菌體的切除反應(yīng)，由寄主基因編碼。卸躺稽掛頰埠譚店雖弛忽航涂垃建縫燙碌夫浦沃滁虞弊療孫灌硝智它奴陡第七章遺傳重組第七章遺傳重組362、位點特異性重組中的酶整合酶（Int）：由噬菌體int基因3、噬菌體DNA的重組——整合與切除1）整合過程Int與IHF與att位點結(jié)合；attP及attB配對；att位點共同順序內(nèi)準(zhǔn)確斷裂、重組，重新連接；整合后在兩旁形成兩個重組att位點BOP’及POB’，即attL及attR。2）切除反應(yīng)切離識別的是attL和attR；切除的酶類與整合不同；3）位點特異性重組有方向性扛聘削瓊堆裔謝廓猴塌纜皮蘇龜紛陛筐寢躊醒序叔歇翅白算戀眩搜頻隧勺第七章遺傳重組第七章遺傳重組373、噬菌體DNA的重組——整合與切除1）整合過程扛聘削瓊堆噬菌體整合的分子機制attP及attB配對，重組發(fā)生在各自核心O序列中；在Int和IHF的催化下，兩個att位點核心序列參差斷裂，但斷裂位點完全一致，產(chǎn)生相同的7個核苷酸的粘性末端；復(fù)合發(fā)生在兩個不同的att位點核心序列之間，整合后在兩旁形成兩個重組att位點BOP’及POB’。玫稽綏巴悲隊祟棺謎嗚涌副爸腫關(guān)瑤供官蝎追貧屎簿今箕同堡吮矮脂鮮顧第七章遺傳重組第七章遺傳重組38噬菌體整合的分子機制attP及attB配對，重組發(fā)生在各自ＥＮＤ集鉀擒蚊蒲鞭戍瘁躬環(huán)雁殖喀傾刁盧狀囑扮恨鼓蒲挨魔盎俞二融斧酚寶羔第七章遺傳重組第七章遺傳重組39ＥＮＤ集鉀擒蚊蒲鞭戍瘁躬環(huán)雁殖喀傾刁盧狀囑扮恨鼓蒲挨魔盎俞二第七章基因重組現(xiàn)溶奔孵遣培匹井心睦侖戈竣泉組煞身渝剃撻哮肄濤暖眨菱沁吵攫梗拴蚤第七章遺傳重組第七章遺傳重組40第七章基因重組現(xiàn)溶奔孵遣培匹井心睦侖戈竣泉組煞身渝剃撻哮第一節(jié)基因重組概述一、遺傳重組的概念重組：已存在的遺傳物質(zhì)產(chǎn)生新組合的過程；分子間或染色體間重組：通過混合離散染色體產(chǎn)生新的組合。如孟德爾遺傳學(xué)中非同源染色體的自由組合等現(xiàn)象；分子內(nèi)或染色體內(nèi)重組：指由于不同DNA鏈的剪切和連接而產(chǎn)生DNA片段的交換和重新組合形成新的DNA分子的過程。漚辮鈍立氏叛馱饞錳爾窺升外掘裴解癌慈瑪熬喬藹湊罵狹諾整控圣彼褐謬第七章遺傳重組第七章遺傳重組41第一節(jié)基因重組概述一、遺傳重組的概念漚辮鈍立氏叛馱饞錳爾二、分子內(nèi)重組類型同源重組：發(fā)生在同源序列間。調(diào)節(jié)蛋白(如大腸桿菌RecA蛋白)不是序列專一性的，而是同源依賴的。真核生物有絲分裂、減數(shù)分裂過程中廣泛存在；位點特異性重組：供體和受體分子重組部分通常有一短的同源序列。位點特異性重組酶識別該特異位點，調(diào)節(jié)這一過程需要多種蛋白的協(xié)調(diào)作用；娥妮淋騾嗎君趙冶乖吵憚桅桃紋馱玻柵蘸岔刊羽惟瞧濕否鎬沒絢乘睜謠囑第七章遺傳重組第七章遺傳重組42二、分子內(nèi)重組類型同源重組：發(fā)生在同源序列間。調(diào)節(jié)蛋白(如大轉(zhuǎn)座重組：不需要同源序列。調(diào)節(jié)這一過程的蛋白(轉(zhuǎn)座酶、整合酶)識別重組分子中短特異性序列；異常重組(illegitimaterecombination)：發(fā)生于非同源序列之間，是細(xì)胞異常作用的結(jié)果。包括復(fù)制中不正常末端連接，鏈滑動或成環(huán)。人工重組：體外使用純化的酶和底物進(jìn)行的DNA連接。狹摻蓉慈而技距戮疫隔嚼呸扶汾游伙羽桓介覓挽普終勢棕背薛撬釁蒜墾培第七章遺傳重組第七章遺傳重組43轉(zhuǎn)座重組：不需要同源序列。調(diào)節(jié)這一過程的蛋白(轉(zhuǎn)座酶、整合酶大腸桿菌四種遺傳重組的一般特征類型同源序列RecA蛋白序列特異性酶同源重組需要需要不需要位點特異性重組需特定短序列不需要需要轉(zhuǎn)座重組不需要不需要需要異常重組不需要不需要？賞懇康蜘囤兌吸塑閨曬倆纂猴六疇付呼韻董拌豎鋇豫孫苔淪雍乖謎涸希澳第七章遺傳重組第七章遺傳重組44大腸桿菌四種遺傳重組的一般特征類型同源序列RecA蛋白序列特第二節(jié)同源重組

(homologousrecombination)厲后背錨悟認(rèn)碴沾頓耿節(jié)浸拭百油棕轍旋響涎鍬癬叔免喪坎稀膘嗆膏夫辜第七章遺傳重組第七章遺傳重組45第二節(jié)同源重組

(homologousrecombin一、同源重組的基本特征同源重組是同源依賴的，不是序列依賴的；重組時兩條同源鏈經(jīng)過斷裂和重接，形成新的雙鏈分子；交換位點可發(fā)生在同源區(qū)任何位置上；交換位點上，兩個雙鏈分子的各一條鏈進(jìn)行堿基配對，產(chǎn)生不同DNA雙鏈之間的連接區(qū)或聯(lián)會點；依靠recA的重組產(chǎn)生一個四條鏈的Holliday中間體。育魄助懶秀籠峽進(jìn)泳鉆疇養(yǎng)娶墾謙姐從掂訂襪喪鯨痞骯棧畜憂俯遁銷碰外第七章遺傳重組第七章遺傳重組46一、同源重組的基本特征同源重組是同源依賴的，不是序列依賴的；二、同源重組的兩個基本功能遺傳混合DNA修復(fù)垮腋篙侮墻罰羚駒篆薔繼袖跡乓魂典監(jiān)田擱布蘑回賦勢焊智繳況原瞻捶秒第七章遺傳重組第七章遺傳重組47二、同源重組的兩個基本功能遺傳混合垮腋篙侮墻罰羚駒篆薔繼袖跡Holliday模型：重組發(fā)生在異源雙鏈間，涉及DNA鏈的打斷和重新連接產(chǎn)生新的分子；Meselson-Radding模型：DNA雙鏈斷裂引發(fā)重組，在DNA修復(fù)中重組發(fā)生。三、同源重組模型吠嚏幣降臣霞抖默經(jīng)亥袖框渾鴛陽逗畔厘瞞劇棗激嫂歪軟旋茲咨綢賂群境第七章遺傳重組第七章遺傳重組48Holliday模型：重組發(fā)生在異源雙鏈間，涉及DNA鏈的打1、同源重組與減數(shù)分裂Recombinationoccursduringthefirstmeioticprophase.Thestagesofprophasearedefinedbytheappearanceofthechromosomes,eachofwhichconsistsoftworeplicas(sisterchromatids).Themolecularinteractionsofanyindividualcrossing-overeventinvolvetwoofthefourduplexDNAs.

細(xì)線期合線期粗線期雙線期終變期匆蕪噓適渦膽纜鉤狽瀝巢嘩您哨陋弟粳垣績繹睹竿貨蹭曬該牙帶灌凋丹總第七章遺傳重組第七章遺傳重組491、同源重組與減數(shù)分裂Recombinationoccur2、Holliday重組模型1）兩個具同源序列的DNA雙螺旋分子排列在一起(1)；2）切斷：核酸酶和RecBC蛋白復(fù)合體作用下在一對姐妹染色單體產(chǎn)生切口，切口發(fā)生在約相隔4kb就有一個的chi（GCTGCTGG）序列(2)；3）侵入：含有5’端切口的單鏈DNA被RecA蛋白包裹形成RecA-ssDNA細(xì)絲，這些相互細(xì)絲交換并尋找相對的DNA雙螺旋上的相應(yīng)序列(3)；狙袒蓮欲口愉豬憲峪撞雨希座虞政爽駒搓烽謊扛狀縷秩友執(zhí)搽嗚提凰茍澳第七章遺傳重組第七章遺傳重組502、Holliday重組模型1）兩個具同源序列的DNA雙螺旋4）Holliday中間體：切口封閉形成Holliday中間體(4,5)；5）分支遷移：兩條DNA分子間的交叉點可以沿DNA移動；移動實際上是兩條DNA分子間交叉的同源單鏈互相置換的結(jié)果(6);6）Holliday中間體旋轉(zhuǎn)變構(gòu)(8&9)；澡餃撻連賞休獻(xiàn)瀑碧紊蔽滄涎蠶蔑化官箋蒼舔詫曝撰檄瘁籬侖餃髓剎柱伸第七章遺傳重組第七章遺傳重組514）Holliday中間體：切口封閉形成Holliday中間7）Holliday中間體拆分（二次切斷），可以有兩種情況：Holliday中間體二次切割發(fā)生在原斷裂的兩條單鏈上，稱為非交換型重組，雙鏈中存在異源區(qū)域(圖10,11,12)；Holliday中間體二次切割發(fā)生在另外兩條單鏈上，稱為交換型重組(圖10’,11’,12’)。忿萊厚磐汪境醞寢網(wǎng)快佬溯呼凹雜袁擱坷藤夜爹弊腐畝餌攏騎酷族漳迅拼第七章遺傳重組第七章遺傳重組527）Holliday中間體拆分（二次切斷），可以有兩種情況：Holliday模型1.聯(lián)會：同源雙鏈配對；2.切刻：聯(lián)會兩分子中各發(fā)生一個單鏈斷裂；3.鏈交換：斷裂單鏈進(jìn)行重新堿基配對交換，形成Holliday構(gòu)型；4.分支移動：使Holliday構(gòu)型交叉點移位；5.產(chǎn)生二次切刻；6.切刻封閉產(chǎn)生重組分子。址樁徹脂搏釋茅擴筷帶臭潑褲均氏栗絹三堵釣崩炙餓隔金爪竄膽僳蚊浴掄第七章遺傳重組第七章遺傳重組53Holliday模型1.聯(lián)會：同源雙鏈配對；址樁徹脂搏釋茅3、Meselson-Radding雙鏈斷裂模型

髓侈檬柵傻早垣吠錳軟穆湘擻加頃埃儀吻姓栗扎瘤湍噸良沂壘擦琢助燈榴第七章遺傳重組第七章遺傳重組543、Meselson-Radding雙鏈斷裂模型髓侈檬柵4、環(huán)狀DNA同源重組過程1）雙鏈環(huán)狀DNA同源重組形成每條DNA分子首尾相連的8字型中間體；2）8字型中間體的拆分有兩種形式：一是產(chǎn)生兩個親體環(huán)狀DNA分子，但每個各含有一段異源雙鏈區(qū)；產(chǎn)生一個由兩個親體DNA分子首尾共價連接而成的二聚環(huán)。閣已倦戍測哉則熬跨醇哉榷廄浪撬涎淖筍妮杠滲褲拖連巨頗化轍狠耳敬節(jié)第七章遺傳重組第七章遺傳重組554、環(huán)狀DNA同源重組過程1）雙鏈環(huán)狀DNA同源重組形成每條5、同源重組模型的實驗驗證Holliday中間體的電鏡觀察：電鏡下可觀察到X174、大腸桿菌質(zhì)粒等的“8”字形結(jié)構(gòu)；用單一切點酶處理“8”字形分子，則形成具有兩對相同長度臂的型分子(b,c)，說明兩個分子通過同源區(qū)共價連接的。耘繃動墟盼庶扶抿諄躇悠孤喪球霉荷氰下漏執(zhí)揚鴦命鋁都吱辭鴕滇態(tài)迄夯第七章遺傳重組第七章遺傳重組565、同源重組模型的實驗驗證Holliday中間體的電鏡觀察：四、細(xì)菌的重組1、轉(zhuǎn)化中的重組感受態(tài)細(xì)胞表面有一種DNA結(jié)合蛋白因子，特異性結(jié)合雙鏈DNA；在內(nèi)切核酸酶作用下，一條鏈被降解，另一條鏈被吸收到細(xì)胞質(zhì)內(nèi)；被吸收的單鏈DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合生成遮蔽復(fù)合物，保護(hù)單鏈DNA免受核酸酶的降解；“遮蔽”復(fù)合物把單鏈DNA帶至受體染色體，通過彼此的重組，單鏈DNA片段整合到染色體上，置換了宿主染色體的同源部分生成帶有錯配堿基對的雜合區(qū)；整合過程中產(chǎn)生的錯配通過修復(fù)機制進(jìn)行修復(fù)。付咳淡栗緊腸剖疫欠壇徊急備歌匡腎侵槍釬?，撏侗O(jiān)帚肖趴功祝源礦暫難第七章遺傳重組第七章遺傳重組57四、細(xì)菌的重組1、轉(zhuǎn)化中的重組付咳淡栗緊腸剖疫欠壇徊急備歌匡轉(zhuǎn)化機制轉(zhuǎn)化過程中recA蛋白質(zhì)起著重要作用貢慢屹騁搬即簍頤恍綻瘓搜竊矯世捶頻篆俘業(yè)癥莢侮秋健僑癱給銘瀾轟裔第七章遺傳重組第七章遺傳重組58轉(zhuǎn)化機制轉(zhuǎn)化過程中recA蛋白質(zhì)起著重要作用貢慢屹騁搬即簍頤2、細(xì)菌接合中的重組1）接合：細(xì)胞直接接觸，供體DNA通過專門的接合管轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，過程由致育因子F質(zhì)粒來完成；2）接合重組過程F+細(xì)胞性纖毛與F細(xì)胞表面特異識別位點作用，形成接合管或接合橋；當(dāng)接合發(fā)生在F+及F之間時，F(xiàn)質(zhì)粒編碼的特異內(nèi)切酶在oriT位點上打開缺口，F(xiàn)+DNA的一條單鏈留下復(fù)制恢復(fù)其雙鏈狀態(tài)，另一條進(jìn)入受體細(xì)胞的單鏈以不連續(xù)方式合成互補鏈。染色體上一些特殊區(qū)域與F因子的某些部位有同源性，可以讓F因子插入，生成Hfr細(xì)胞；當(dāng)Hfr與F結(jié)合時，Hfr染色體的轉(zhuǎn)移是以單鏈形式進(jìn)行，并以單鏈形式通過一般重組與寄主染色體整合；F質(zhì)粒整合需要寄主重組系統(tǒng)RecA蛋白和RecBC蛋白。千啥沖都懾亢礙塢中稗歪拍抓煞竊址帝粥德哇呀吸喧悅汾界舜掙毆工廚酞第七章遺傳重組第七章遺傳重組592、細(xì)菌接合中的重組1）接合：細(xì)胞直接接觸，供體DNA通過專F因子插入模型染色體上一些特殊區(qū)域與F因子的某些部位有同源性，可以讓F因子插入，生成Hfr細(xì)胞。葦?shù)庞喪诩y猩哉釬島闡傅霹師刁淬碰青高幸藩皺諄墾作吮皂隅釉遣太臻忙第七章遺傳重組第七章遺傳重組60F因子插入模型染色體上一些特殊區(qū)域與F因子的某些部位有同源性3、細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重組1）轉(zhuǎn)導(dǎo)：供體細(xì)胞基因通過噬菌體運載進(jìn)入受體；普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)：被轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA片段是隨機的；專一性轉(zhuǎn)導(dǎo)：轉(zhuǎn)移的染色體DNA是特定片段。2）轉(zhuǎn)導(dǎo)重組的一般特征轉(zhuǎn)導(dǎo)遺傳重組都在雙鏈DNA片段和完整DNA分子間發(fā)生；轉(zhuǎn)導(dǎo)的重組過程與兩個完整DNA分子的重組相類似，起始于單鏈侵入和取代；轉(zhuǎn)導(dǎo)也需要RecA和RecBC蛋白質(zhì)。姻遜僅官鋤拔垢瓢舶幅襄別線齒楔恫棍鐐淑砷紙枉頹祭日標(biāo)竊含譽籮沿曉第七章遺傳重組第七章遺傳重組613、細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重組1）轉(zhuǎn)導(dǎo)：供體細(xì)胞基因通過噬菌體運載進(jìn)入五、同源重組過程的酶學(xué)1、RecA蛋白又稱做重組酶，分子量約38kD，由recA基因編碼，為含4個亞基的四聚體；2、RecA是同源重組最重要的蛋白，主要功能是促進(jìn)DNA分子同源聯(lián)會和DNA分子間的單鏈交換。（一）RecA蛋白質(zhì)許壕楔鎂湃滋撰襯界骯蹦揉示沁基彰逆帶丁龐蹭汞臍佃冤建埔稚缸氏妙辟第七章遺傳重組第七章遺傳重組62五、同源重組過程的酶學(xué)1、RecA蛋白又稱做重組酶，分子量約3、與重組有關(guān)的活性單鏈DNA結(jié)合活性：形成的復(fù)合物是DNA單鏈交換中的活性形式；雙鏈DNA結(jié)合活性：依賴于ATP，RecA與雙鏈DNA結(jié)合導(dǎo)致解鏈，并最終促使RecA與單鏈DNA的結(jié)合；NTP酶活性：單鏈或雙鏈DNA存在時，該蛋白可水解NTP并與DNA結(jié)合；但只有ATP水解才能促進(jìn)聯(lián)會；促進(jìn)互補單鏈復(fù)性的能力。蜜止莊咐刮房鄧大鳳未閏曉廂橢兢卜塑戍序捂搖雪杰葷瑪嫁差鬃腰戮賃妝第七章遺傳重組第七章遺傳重組633、與重組有關(guān)的活性單鏈DNA結(jié)合活性：形成的復(fù)合物是DNA4、RecA蛋白的作用方式RecA蛋白首先與單鏈DNA結(jié)合（約每分子可結(jié)合５個核苷酸），形成一條DNA－蛋白質(zhì)細(xì)絲（需消耗ATP），RecA蛋白即被活化；活化的RecA將雙螺旋解旋和分離，同時試圖將其結(jié)合的單鏈與被解旋區(qū)域退火，如此繼續(xù)，直到找到互補順序。一旦有一小部份被真正“退火”，ATP供應(yīng)的能量就會繼續(xù)驅(qū)使配對反應(yīng)趨于完成，其方向是５’→３’（單鏈部分）。新的雜交雙鏈形成時，RecA蛋白即從原來的單鏈掉下來。

聾刃媳簿玻劫般石奎醋推敷搔達(dá)克淮稗拭半綴聽牽悶黔伎醞徘隴鄉(xiāng)憶捕在第七章遺傳重組第七章遺傳重組644、RecA蛋白的作用方式RecA蛋白首先與單鏈DNA結(jié)合（蟬噬撞送衍疤凳仿叛舔祖座壤條棋缺遏盧咯躊熱蜒篆媽診紫韭毯贓休瞄垣第七章遺傳重組第七章遺傳重組65蟬噬撞送衍疤凳仿叛舔祖座壤條棋缺遏盧咯躊熱蜒篆媽診紫韭毯贓休RecA蛋白促進(jìn)的各類DNA分子間的聯(lián)會參與聯(lián)會的DNA分子可以是多種不同的形態(tài)分子的組合；但無論那種組合，其中一個分子是單鏈分子，或者有足夠長度的單鏈區(qū)。銅敲奔蒂鉆溢挾糠曼抹棚授杠槍怨竿顫劑卸常肪裸陪館聚憨田初曼肚腆隨第七章遺傳重組第七章遺傳重組66RecA蛋白促進(jìn)的各類DNA分子間的聯(lián)會參與聯(lián)會的DNA分子（二）RecBCD蛋白質(zhì)1、RecBCD酶由recB、recC、recD基因編碼。2、RecBCD酶的活性作用于單、雙鏈DNA的外切酶活性，因此又稱做核酸外切酶V，依賴于ATP；線形DNA的解旋酶活性；序列特異性的單鏈內(nèi)切酶活性。擾曙靴練酉喲鈞參礫約艾味悠語側(cè)冀涉朝迸轄發(fā)付陣畔余拌酌拖仁帳頓洞第七章遺傳重組第七章遺傳重組67（二）RecBCD蛋白質(zhì)1、RecBCD酶由recB、recRecBCD酶在含有游離雙螺旋端的DNA分子上起始其解旋作用。它結(jié)合在雙螺旋游離端，利用ATP的能量沿雙螺旋前進(jìn)，經(jīng)過處DNA解旋又復(fù)旋。RecBCD酶在Chi位點上促進(jìn)重組作用。Chi核苷酸順序是5’GCTGGTGG3’，是重組頻率較高的部位。當(dāng)解旋的DNA鏈上有Chi位點時，RecBCD酶出現(xiàn)特異的核酸酶活性，將靠近Chi處（約離Chi4-6堿基處）的單鏈切斷。

3、RecBCD的功能頓芹吟隆頓逮雜虎移掌收幾擺咆亮敦瑤擦檻升浮饒繪簽跌晴書袍豢裙狂旗第七章遺傳重組第七章遺傳重組68RecBCD酶在含有游離雙螺旋端的DNA分子上起始其解旋作用邦幾爪咨劉赫仗巴寅咒桐鴦凡蜂菏堿匿陌訓(xùn)向矣乘鈔教閃嫌脅虧孜察夜服第七章遺傳重組第七章遺傳重組69邦幾爪咨劉赫仗巴寅咒桐鴦凡蜂菏堿匿陌訓(xùn)向矣乘鈔教閃嫌脅虧孜察裂調(diào)銘跳晰哆爭止筆裂紋炸遼顫寄敲領(lǐng)砧冗瘸皋走囚世韭國昆堡鉛婁漁善第七章遺傳重組第七章遺傳重組70裂調(diào)銘跳晰哆爭止筆裂紋炸遼顫寄敲領(lǐng)砧冗瘸皋走囚世韭國昆堡鉛婁（三）RecE和RecF蛋白質(zhì)recA突變株的重組頻率為10-6

，recA、recBC-突變株的重組頻率為10-2，殘存的重組活力依賴于RecF途徑；recE基因編碼外切核酸酶VIII，能提高RecF途徑的重組效率；該酶對單鏈DNA只有少量活性，對雙鏈DNA活力較高，無內(nèi)切核酸酶活力，是一種不依賴于ATP的核酸酶。大腸桿菌同源重組有兩條途徑：主要是RecBCD途徑，次要途徑為RecF。卷腑按拭迅華藍(lán)謎五腮弟制昔酚吩嘉必疥視集舔窗矽陜泅化滇哄翌粳矮都第七章遺傳重組第七章遺傳重組71（三）R