基因擴(kuò)增與重排

基因擴(kuò)增與基因重排——遺傳學(xué)基因擴(kuò)增的定義:基因擴(kuò)增（geneamplification):細(xì)胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)專一性的增加,它是細(xì)胞在短期內(nèi)為滿足某種需要而產(chǎn)生足夠基因產(chǎn)物的一種調(diào)控手段。

為滿足正常的生長發(fā)育兩棲類和昆蟲的卵母細(xì)胞rRNA基因的擴(kuò)增

果蠅濾泡細(xì)胞卵殼蛋白的基因擴(kuò)增現(xiàn)象外界環(huán)境因素引起的基因擴(kuò)增

藥物誘導(dǎo)抗藥性基因的擴(kuò)增腫瘤細(xì)胞中原癌基因拷貝數(shù)異常增加許多致癌劑可誘導(dǎo)DNA擴(kuò)增體細(xì)胞rDNA500拷貝

1.爪蟾卵細(xì)胞內(nèi)的rRNA(rDNA)的擴(kuò)增

注：rDNA：基因組中編碼核糖體RNA（rRNA）分子的對應(yīng)的DNA序列。rRNA：rDNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，它是構(gòu)成核糖體的重要成分，核糖體由許多小的rRNA分子組裝而成。卵細(xì)胞rDNA約2000000拷貝

真核細(xì)胞rRNA基因為串聯(lián)重復(fù)序列:由18S、5.8S和28SrRNA基因組成一個轉(zhuǎn)錄單位,彼此間隔分開,重復(fù)單位之間的間隔DNA序列不轉(zhuǎn)錄.由于間隔區(qū)中的串聯(lián)重復(fù)次數(shù)不同，因此，不同間隔區(qū)的長短差異很大。

生物重復(fù)單位長度非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)長度轉(zhuǎn)錄區(qū)長度釀酒酵母黑腹果蠅非洲爪蟾小鼠895011500~1420010500~13500440017503750~6450

2300~53003000072007750787513400

rRNA基因簇串聯(lián)重復(fù)單位的不同長度單位：bp

5SrRNA基因在基因組中呈串聯(lián)重復(fù)排列成基因簇。5S基因與非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)相間排列，組成一個重復(fù)單位。在爪蟾體細(xì)胞中5SrRNA基因約有500拷貝，而在卵細(xì)胞中5S基因可重復(fù)20000多次。這大概是為了和卵細(xì)胞中大量擴(kuò)增的28S和18S基因相統(tǒng)一。5SrRNA基因沒有基因擴(kuò)增現(xiàn)象

rDNA的擴(kuò)增rDNA是采用滾環(huán)式復(fù)制方式在核仁區(qū)進(jìn)行的擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)生的新rDNA不納入線形染色體中，而是一環(huán)狀小DNA分子方式存在。

滾環(huán)式復(fù)制：雙鏈DNA環(huán)狀分子先在一條單鏈的復(fù)制起點上產(chǎn)生一個切口(nick)，然后以另一條單鏈為模板不斷地合成新的單鏈。釋放出的新合成的單鏈或是先復(fù)制成雙鏈DNA，被酶切割成單位長度后，再形成環(huán)狀雙鏈DNA分子；或是釋放出的新合成的單鏈DNA，先被酶切割成單位長度形成單鏈環(huán)狀DNA分子后再復(fù)制成雙鏈環(huán)狀DNA分子。

果蠅在卵巢成熟之前，卵巢顆粒細(xì)胞中的卵殼蛋白基因被擴(kuò)增。果蠅的卵母細(xì)胞經(jīng)過4次分裂，形成1個卵母細(xì)胞和15個營養(yǎng)細(xì)胞（為卵母細(xì)胞提供蛋白質(zhì)及其它營養(yǎng)）。營養(yǎng)細(xì)胞通過胞漿橋與卵細(xì)胞相連，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)順利進(jìn)入正在增大的卵細(xì)胞。多次特殊的DNA復(fù)制，卵殼蛋白等基因拷貝數(shù)顯著增加。2.果蠅濾泡細(xì)胞卵殼蛋白的基因擴(kuò)增現(xiàn)象DNA不切離的多次擴(kuò)增形成復(fù)制泡的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)外界環(huán)境因素引起的基因擴(kuò)增1.在培養(yǎng)的動物細(xì)胞中,已知對雙氧葉酸還原酶(DHFR)的抑制劑甲氨蝶呤(methotrexate)具有耐藥性的細(xì)胞,其dhfr基因增加達(dá)1000個拷貝,這已使用于對基因擴(kuò)增機(jī)制的分析等.2.細(xì)胞受到藥物攻擊后,為抵抗藥物作用,需產(chǎn)生抗性基因的產(chǎn)物去破壞它,最直接有效的辦法是大量增加抗性基因的數(shù)目,使抗性基因的產(chǎn)物隨之大量增加.基因擴(kuò)增是基因表達(dá)增加的一種重要機(jī)理?；驍U(kuò)增與抗藥性有關(guān)。基因重排定義:DNA分子的核苷酸序列的重新排布,序列的重排可形成新的基因,還可調(diào)節(jié)基因的表達(dá).通過基因的轉(zhuǎn)座，DNA的斷裂錯接而使正?；蝽樞虬l(fā)生改變?；蛑嘏哦ㄏ蛑嘏排c變換非定向重排定向重排與變換

①定向重排可使一個基因從遠(yuǎn)離其啟動子的位置移到啟動子附近位點而被啟動。②基因表達(dá)的變換③環(huán)境條件引起的基因變化小鼠免疫球蛋白結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)當(dāng)免疫細(xì)胞分化時，染色體定向重排把3個遠(yuǎn)離的基因連在一起，因由于V、C、J基因的不同組合造成了抗體的多樣性。基因表達(dá)的變換由于DNA片段缺失使調(diào)控區(qū)和新基因受體連接成新調(diào)控啟動基因，使原來無活性基因轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚浴＃ㄈ缃湍讣?xì)胞性別的轉(zhuǎn)換）

酵母菌的生活周期

酵母菌的生活史和細(xì)胞特征1.

酵母菌的生活史和細(xì)胞特征單倍體細(xì)胞二倍體細(xì)胞單倍體細(xì)胞2.

酵母的接合型轉(zhuǎn)換a細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞a細(xì)胞3.

酵母細(xì)胞接合型決定因子基因結(jié)構(gòu)及表達(dá)HML,HMR,MAT,HO;信號傳遞和調(diào)控基因4.

酵母接合型轉(zhuǎn)換模型---磁帶模型活動磁帶盒和沉默磁帶盒

接合型控制的幾種活性

酵母接合型轉(zhuǎn)換模型-磁帶模型HMLα和HMRα兩個基因貯存了兩種接合型等位基因，當(dāng)轉(zhuǎn)座給MAT基因座時就發(fā)生了接合型的轉(zhuǎn)換。因此，MAT基因座是通過轉(zhuǎn)座而轉(zhuǎn)換其接合型的。MAT基因座的序列轉(zhuǎn)換成另一個基因的序列，非定向重排

例如轉(zhuǎn)座子在染色體上的移動，轉(zhuǎn)座子的插入可激活或抑制某些基因。如順向末端重復(fù)序列的轉(zhuǎn)座可能導(dǎo)致某些片段的缺失而使啟動子鄰近結(jié)構(gòu)基因而使其轉(zhuǎn)錄。

環(huán)境因素也引起基因重排

改變環(huán)境溫度、水分和pH等條件，可使植物改變了的表型得到遺傳。環(huán)境引起的穩(wěn)定變異很可能起因于某些DNA序列的不等復(fù)制、不等變換或某些染色體外因子導(dǎo)致的基因重排?？偨Y(jié)

基因重排重排廣泛存在于動物、植物和微生物的體細(xì)胞基因組中;基因重排可能導(dǎo)致DNA順序的變化，DNA的擴(kuò)增、丟失或修飾；基因重排可能產(chǎn)生新基因，用于特定環(huán)境中的表達(dá)，如動物的免疫球蛋白；基因重排可能是改變已有基因的表達(dá)模式，用于調(diào)控其他基因的表達(dá)。DNA重排技術(shù)DNA重排又叫有性PCR、分子雜交等,是一種反復(fù)性突變、重組過程,它是將一組緊密相關(guān)的核酸序列隨機(jī)片段化,這些片段通過自配對PCR或重組裝PCR延伸,最后組裝成一個完整的全長核酸序列,在這個過程中就引入了突變并進(jìn)行了重組,這樣通過核酸序列的迅速進(jìn)化,就可提高核酸序列或其編碼的蛋白的功能。DNA重排技術(shù)步驟目的DNA片段的獲得隨機(jī)片段化重組裝PCR/無引物PCR篩選或選擇

基因重排技術(shù)的應(yīng)用單基因的定向改造；序列相關(guān)基因的重排；生物代謝途徑的改造；對整個基因組的改造．

利用DNA重排技術(shù)已經(jīng)成功地對許多單基因如工業(yè)用酶、抗體以及一些重要蛋白等進(jìn)行了定向改造,使酶活性、底物特異性以及抗體親和性、蛋白的功能、熱穩(wěn)定性等得到了明顯提高,

DNA重排既可以對單一代謝途徑進(jìn)行優(yōu)化,又可以同時對多個代謝途徑進(jìn)行組合性改造,形成多樣性的合成途徑,導(dǎo)致生物小分子多樣性的出現(xiàn),產(chǎn)生“非天然”的天然小分子文庫,用于先導(dǎo)化合物的篩選展望

DNA重排目前已經(jīng)可以在單一基因、單一代謝途徑甚至整個基因組等各個層面用于體外進(jìn)化,如果與合適的選擇或篩選壓力結(jié)合,將在多方面特別是醫(yī)藥方面得到廣泛應(yīng)用。如用于DNA序列的改造,可以提供更好的DNA