DNA的重組與轉(zhuǎn)座課件

第7章DNA的重組與轉(zhuǎn)座Section7DNArecombinationandTransposition同源重組（homologousrecombination)位點特異性重組(site-specificrecombination)轉(zhuǎn)座作用(transposition)逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子(retrotransposons)1同源重組（Homologousrecombination）同源重組:在有相同或近于相同堿基序列（75bp以上）的DNA分子之間的遺傳交換，發(fā)生在減數(shù)分裂過程。同源重組具備的條件：

1）兩條同源雙鏈DNA分子緊密結合；

2）兩個DNA鏈上同一個部位的單鏈斷裂Holliday模型（同源重組的分子模型）2ChapterF4DNA重組（DNArecombination)

chiHolliday結構3同源重組的酶學機制細菌Ecoli的同源重組過程上圖（1）兩條同源雙鏈DNA分子排列在一起（2）核酸酶和RecBCD蛋白質(zhì)復合體在DNA特定序列chi(GCTGGTGG)上產(chǎn)生缺口

(3)5’-端切口被RecA蛋白包裹形成RecA-ssDNA細絲，這些細絲相互交換并尋找相對的DNA雙螺旋上的相應序列，形成Holliday結構。（4）Holliday的中間體以兩種方式中的一種拆分為兩個DNA雙螺旋。5與DNA重組有關的酶

(EnzymeintheDNArecombination)名稱編碼基因主要功能RecA（重組作用蛋白A）recA1.誘發(fā)SOS反應和促進單鏈DNA與同源雙鏈DNA分子發(fā)生鏈的交換；2.具有多種酶促活性，包括具有蛋白水解酶的活性。RecErecE外切核酸酶活性，參與DNA重組RecFrecF與雙鏈DNA和單鏈DNA結合RecOrecO促進互補的單鏈DNA的復性RecRrecR參與DNA的修復與重組RecBCD(重組酶BCD)recB,recC,recD1.依賴于ATP的外切酶的活性；2.可被ATP增強的內(nèi)切酶的活性；3.ATP依賴的解旋酶的活性。RuvA(DNA重組與修復蛋白）ruvADNA解旋酶。特異的作用于Holliday銜接點，并與RuvB相互作用，促進RuvA及RuvB沿著DNA鏈移動及雙鏈DNA的解旋。RuvBruvB一種ATP酶，具解旋酶的活性。RuvCruvC以低速度剪切Holliday銜接點。6細菌的同源重組細菌的基因轉(zhuǎn)移有四種機制：1.接合(Conjugation)2.轉(zhuǎn)化(Transformation)3.轉(zhuǎn)導(Transduction)4.細胞融合(CellFusion)細菌可以通過多種途徑進行細胞間基因轉(zhuǎn)移，并通過基因同源重組以適應隨時改變的環(huán)境。7細菌的遺傳轉(zhuǎn)化(Bacterialgenetictransformation)ExogenousDNAinsertintovectorHeattransformationElectroporationPEGmediatedforcellsGenegun(Microprojectilebombardment)AgrobacteriummediatedResteictionEnzyme-mediatedDNAIntergration(REMI)fortissues轉(zhuǎn)化TransformationCompetentcell9EletroporationGenegunorParticlegun10轉(zhuǎn)導(Transduction)λbacteriophages細菌的細胞融合(CellFusion)11位點特異性重組的例子：1.λ噬菌體DNA的整合與切除；2.細菌的特異位點重組；1.λ噬菌體DNA的整合與切除：λ噬菌體將自身的基因組插入E.coli染色體的特定位點，兩者DNA上的連接位點處有15bp的序列是相同的。（下圖）13142.細菌的特異位點重組特異重組位點14bp15DNA的轉(zhuǎn)座(DNATransposition)轉(zhuǎn)座子的概念（Transposonintroduction)轉(zhuǎn)座子的分類(Transposontypes)轉(zhuǎn)座過程發(fā)生的機制(ThemechanismofTransposition)轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座的特征(TheCharacterofTransposition)轉(zhuǎn)座引起的遺傳學效應真核生物的轉(zhuǎn)座因子(TheTransposableelementinEukaryote)17轉(zhuǎn)座子的概念（Transposonintroduction)轉(zhuǎn)座子transposon:基因組中可以移動的一段DNA序列轉(zhuǎn)座：一個轉(zhuǎn)座子由基因組的一個位置轉(zhuǎn)移到另一個位置的過程稱之。轉(zhuǎn)座作用也稱做異常重組。轉(zhuǎn)座子的發(fā)現(xiàn)：1941年，BarbaraMcClintock在玉米上發(fā)現(xiàn)1819ChapterF4DNA重組（DNArecombination)

轉(zhuǎn)座子的種類（1）IS(Insertionsequence)元件或插入序列（原核生物）：細菌的一小段可轉(zhuǎn)座元件，它可以插入到基因組的數(shù)個部位中。目前發(fā)現(xiàn)的有10余種，大小約為1-2kb。結構特點：含一個轉(zhuǎn)座酶基因，編碼與轉(zhuǎn)座有關的蛋白質(zhì)；兩側為短的（~20bp）末端反向重復序列。功能：使轉(zhuǎn)座子相鄰的片段轉(zhuǎn)座。轉(zhuǎn)座子也具有穿越原核種間障礙的能力。插入過程：圖2122（2）Tn轉(zhuǎn)座子（復合型轉(zhuǎn)座子）特點：1）含一個轉(zhuǎn)座酶基因，基因末端為反向重復序列；2）中間含有標記基因；3）轉(zhuǎn)位后，靶位點成為正向重復序23非復制型轉(zhuǎn)座復制型轉(zhuǎn)座25轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座的特征(TheCharacterofTransposition)轉(zhuǎn)座不依賴recA轉(zhuǎn)座后靶序列重復轉(zhuǎn)座子的插入具有專一性轉(zhuǎn)座具有排他性轉(zhuǎn)座具有極性效應活化臨近的沉默基因區(qū)域性優(yōu)先2629逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子(retrotransposons)逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子也就是反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子，如酵母中6kb的Ty元件，特點：Ty元件兩側為長末端重復序列（LTR），插入過程為DNA反轉(zhuǎn)錄RNADNA雙螺旋中插入其他地方30思考題：（1）簡述DNA重組的類型及特點？與DNA重組有關的酶主要有哪些？（2）用簡圖畫出DNA同源重組的Holliday模型。（3）細菌基因轉(zhuǎn)移的主要途徑有哪些