遺傳學(xué)轉(zhuǎn)座因子的遺傳分析

Emerson于1914年發(fā)現(xiàn)玉米果皮花斑產(chǎn)生在于突變基因的不穩(wěn)定性。1938年Rhoades研究玉米糊粉層時(shí)也發(fā)現(xiàn)了基因的不穩(wěn)定性：轉(zhuǎn)座因子引起花斑最初認(rèn)為是雙突變導(dǎo)致一轉(zhuǎn)座因子的發(fā)現(xiàn)當(dāng)前1頁(yè)，總共38頁(yè)。

40年代初，McClintock

研究玉米花斑糊粉層和植株色素產(chǎn)生的遺傳基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)色素變化與染色體重組有關(guān)。染色體的斷裂或解離（dissociation）有一個(gè)特定位點(diǎn)(Ds)。Ds不能自行斷裂，受一個(gè)激活因子（activator）

Ac所控制。

Ac可以像普通基因一樣進(jìn)行傳遞，但有時(shí)表現(xiàn)很特殊，

可以離開原座位轉(zhuǎn)移到同一個(gè)或不同染色體的另一座位。

Ds也能移動(dòng)，不過(guò)只有在Ac存在時(shí)才能發(fā)生。

McClintock把Ac和Ds稱為控制因子或轉(zhuǎn)座因子“控制因子”假說(shuō)。當(dāng)前2頁(yè)，總共38頁(yè)。Ds轉(zhuǎn)座導(dǎo)致籽粒斑點(diǎn)表型當(dāng)前3頁(yè)，總共38頁(yè)。插入成分IS序列是在細(xì)菌中首次發(fā)現(xiàn)的跳躍基因，并在分子水平上得到證實(shí)當(dāng)前4頁(yè)，總共38頁(yè)。美國(guó)遺傳學(xué)家巴巴拉．麥克林托克（B．McClintock）30年代初做出的發(fā)現(xiàn)、40年代提出的理論，到60年代末終于被重新提起，80年代初為科學(xué)界普遍接受。1983年,麥克林托克由于發(fā)現(xiàn)了可移動(dòng)的遺傳物質(zhì)，被授予諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。當(dāng)前5頁(yè)，總共38頁(yè)。3種不同類型的轉(zhuǎn)座：（1）復(fù)制型轉(zhuǎn)座（replicativetransposition）

作為自身移動(dòng)的一個(gè)部分，轉(zhuǎn)座子被復(fù)制，一個(gè)拷貝仍然保留在原來(lái)的位置上，而另一個(gè)則插入到一個(gè)新的部位，這樣轉(zhuǎn)座過(guò)程伴隨著轉(zhuǎn)座子拷貝數(shù)的增加。二DNA轉(zhuǎn)座當(dāng)前6頁(yè)，總共38頁(yè)。當(dāng)前7頁(yè)，總共38頁(yè)。（2）非復(fù)制型轉(zhuǎn)座

轉(zhuǎn)座元件作為一個(gè)物理實(shí)體直接由一個(gè)部位轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部位。當(dāng)前8頁(yè)，總共38頁(yè)。當(dāng)前9頁(yè)，總共38頁(yè)。（3）保守型轉(zhuǎn)座保守型轉(zhuǎn)座是另一種非復(fù)制型的轉(zhuǎn)座過(guò)程，該過(guò)程中轉(zhuǎn)座元件從供體部位被切除并通過(guò)一系列的過(guò)程插入到靶部位，在該過(guò)程中每個(gè)核苷鍵皆被保留。該轉(zhuǎn)座過(guò)程與λ的整合機(jī)制類似，并且轉(zhuǎn)座酶與λ整合酶家族有關(guān)。當(dāng)前10頁(yè)，總共38頁(yè)。當(dāng)前11頁(yè)，總共38頁(yè)。三反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座元件或轉(zhuǎn)座子是基因組中可移動(dòng)的獨(dú)立的DNA序列，一個(gè)轉(zhuǎn)座子可由基因組的一個(gè)位置移到另一個(gè)位置。從DNA到DNA的轉(zhuǎn)移過(guò)程稱為轉(zhuǎn)座。從DNA到RNA再到DNA的過(guò)程稱為反轉(zhuǎn)座。反轉(zhuǎn)座是經(jīng)RNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)座過(guò)程。當(dāng)前12頁(yè)，總共38頁(yè)。必須經(jīng)過(guò)RNA中間體的轉(zhuǎn)座過(guò)程是真核生物所特有；一些真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)座子和反轉(zhuǎn)錄病毒的原病毒的一般組成結(jié)構(gòu)相關(guān)，并且通過(guò)RNA中間體進(jìn)行轉(zhuǎn)座，這一類結(jié)構(gòu)單位稱為反轉(zhuǎn)座子（retroposons）。當(dāng)前13頁(yè)，總共38頁(yè)。當(dāng)前14頁(yè)，總共38頁(yè)。反轉(zhuǎn)座子共有的可鑒定的特性為：插入位點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生短的靶序列的正向重復(fù)。反轉(zhuǎn)錄病毒首先被觀察到的是以傳染性病毒顆粒的形式存在，并能在細(xì)胞間傳播；而反轉(zhuǎn)座子是被當(dāng)作基因組中的一部分而被發(fā)現(xiàn)的，它們可以在基因組內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)座，但不能在細(xì)胞間遷移。當(dāng)前15頁(yè)，總共38頁(yè)。當(dāng)前16頁(yè)，總共38頁(yè)。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)與遺傳特性可以分為三類。

具有轉(zhuǎn)座能力的簡(jiǎn)單遺傳因子，長(zhǎng)度一般小于2kb，最少的插入序列如IS1僅768bp。

IS因子本身沒(méi)有任何表型效應(yīng)，只含與轉(zhuǎn)座有關(guān)的基因與序列。共同特征是在其末端都具有一段反向重復(fù)序列（IR）。第二節(jié)原核生物中的轉(zhuǎn)座因子一．插入因子（insertionsequence，IS）當(dāng)前17頁(yè)，總共38頁(yè)。IS結(jié)構(gòu)模式當(dāng)前18頁(yè)，總共38頁(yè)。莖環(huán)結(jié)構(gòu)的形成當(dāng)前19頁(yè)，總共38頁(yè)。二轉(zhuǎn)座子（transposons）

由幾個(gè)基因組成特定的DNA片段常帶抗菌素抗性基因，易于鑒定。轉(zhuǎn)座子可以分為以下兩種系統(tǒng)：

①.復(fù)合轉(zhuǎn)座子：IS因子抗菌素抗性片段IS因子

。

②

簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)座子：不含IS因子的Tn轉(zhuǎn)座子。當(dāng)前20頁(yè)，總共38頁(yè)。復(fù)合轉(zhuǎn)座子與簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)座子結(jié)構(gòu)

當(dāng)前21頁(yè)，總共38頁(yè)。三Mu噬菌體（Mu）：

是E.coli

的溫和噬菌體，溶源化后能起轉(zhuǎn)座子作用。

Mu噬菌體也含有與轉(zhuǎn)座有關(guān)的基因和反向重復(fù)序列。

Mu能夠整合進(jìn)寄主染色體，催化一系列染色體的重新排列。當(dāng)前22頁(yè)，總共38頁(yè)。Mu位點(diǎn)特異性的倒置當(dāng)前23頁(yè)，總共38頁(yè)。

細(xì)菌轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座機(jī)制研究最為清楚。

轉(zhuǎn)座過(guò)程是一個(gè)非同源重組過(guò)程，通過(guò)這一重組過(guò)程，轉(zhuǎn)座子出現(xiàn)在一個(gè)新的位置上，可是原來(lái)位置上的轉(zhuǎn)座子并不消失。轉(zhuǎn)座過(guò)程分子機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。當(dāng)前24頁(yè)，總共38頁(yè)。第三節(jié)真核生物的轉(zhuǎn)座因子一酵母菌基因組中的轉(zhuǎn)座子

酵母Ty1轉(zhuǎn)座子結(jié)構(gòu)Solo的形成當(dāng)前25頁(yè)，總共38頁(yè)。酵母Ty1的轉(zhuǎn)座當(dāng)前26頁(yè)，總共38頁(yè)。二果蠅基因組中的轉(zhuǎn)座子當(dāng)前27頁(yè)，總共38頁(yè)。果蠅的P因子與雜種劣勢(shì)當(dāng)前28頁(yè)，總共38頁(yè)。果蠅中的3種轉(zhuǎn)座子結(jié)構(gòu)當(dāng)前29頁(yè)，總共38頁(yè)。

玉米籽粒色斑的產(chǎn)生、果蠅復(fù)眼顏色的變異、啤酒酵母接合的轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象都與轉(zhuǎn)座因子在染色體上的轉(zhuǎn)座有關(guān)。

玉米除Ac-Ds系統(tǒng)外，Spm控制因子也有自主控制因子非自主控制因子。

Ac因子由4563個(gè)核苷酸組成

一個(gè)由11個(gè)核苷酸組成的未端反向重復(fù)區(qū)兩個(gè)與轉(zhuǎn)座有關(guān)的酶基因（一個(gè)大基因和一個(gè)小基因）。三玉米基因組中的轉(zhuǎn)座子

當(dāng)前30頁(yè)，總共38頁(yè)。

Ds因子的大小差別很大。Ds9很象Ac，只是缺失了一些核苷酸。而一個(gè)最小的Ds因子只有Ac長(zhǎng)度的1/10，僅僅包括了Ac因子的未端反向重復(fù)區(qū)。當(dāng)前31頁(yè)，總共38頁(yè)。

來(lái)自不同植物種的元件往往有其共同的未端序列同一家簇各成員的未端倒位重復(fù)存在某種程度的序列同源，其長(zhǎng)度（6~13bp）和結(jié)構(gòu)保守。例如Ac和Ds的未端倒位重復(fù)幾乎一樣。但有一個(gè)不同之處：Ac兩端最外邊的核苷酸是彼此不互補(bǔ)的T-G、Ds是互補(bǔ)的T-A。轉(zhuǎn)座子未端序列是轉(zhuǎn)座酶識(shí)別位點(diǎn)（保守性很強(qiáng)）。當(dāng)前32頁(yè)，總共38頁(yè)。四人類基因組中的轉(zhuǎn)座子

人類基因組中的幾種主要轉(zhuǎn)座子當(dāng)前33頁(yè)，總共38頁(yè)。第五節(jié)轉(zhuǎn)座因子的遺傳學(xué)效應(yīng)及應(yīng)用一引起染色體結(jié)構(gòu)變異

由轉(zhuǎn)座子引起的染色體DNA缺失或倒位當(dāng)前34頁(yè)，總共38頁(yè)。二誘發(fā)基因突變與啟動(dòng)外顯子混編雙轉(zhuǎn)座啟動(dòng)不同基因間的外顯子混編當(dāng)前35頁(yè)，總共38頁(yè)。三調(diào)節(jié)基因表達(dá)轉(zhuǎn)座子調(diào)節(jié)宿主基因表達(dá)當(dāng)前36頁(yè)，總共38頁(yè)。四產(chǎn)生新的變異轉(zhuǎn)座因子有時(shí)也會(huì)失活，失活主要與DNA甲基化有關(guān)。轉(zhuǎn)座因子攜帶新基因，如抗生素抗性基因；使宿主基因發(fā)生重新組合或表達(dá)。表觀遺傳學(xué)：研究在DNA序列不出現(xiàn)變化的情況下基因表達(dá)出現(xiàn)可遺傳變化的科學(xué)。研究對(duì)象包括：DNA甲基化、基因組印記、RNA編輯、RNA干涉以及轉(zhuǎn)座子調(diào)節(jié)等。當(dāng)前37頁(yè)，總共38頁(yè)。五轉(zhuǎn)座子標(biāo)記目的基因

轉(zhuǎn)座因子可作為基因的標(biāo)記克隆目的基因。現(xiàn)已利用轉(zhuǎn)座因子克隆出一些重要基因。方法：

從帶轉(zhuǎn)座因子生物篩選出發(fā)育、生理與行為等有