基因組序列詮釋丹尼斯詳解演示文稿

基因組序列詮釋丹尼斯詳解演示文稿當(dāng)前第1頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)優(yōu)選基因組序列詮釋丹尼斯當(dāng)前第2頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)1.尋找基因1.1根據(jù)開放讀框預(yù)測基因⑴起始密碼子ATG第一個(gè)ATG的確定(依據(jù)Kozak規(guī)則);Kozak規(guī)則是基于已知數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果.所謂Kozak規(guī)則，即第一個(gè)ATG側(cè)翼序列的堿基分布所滿足的統(tǒng)計(jì)規(guī)律.當(dāng)前第3頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)Kozak規(guī)則:若將第一個(gè)ATG中的堿基A，T，G分別標(biāo)為1，2，3位，則Kozak規(guī)則可描述如下：(1)第4位的偏好堿基為G；(2)ATG的5’端約15bp范圍的側(cè)翼序列內(nèi)不含堿基T；(3)在-3，-6和-9位置，G是偏好堿基；(4)除-3，-6和-9位，在整個(gè)側(cè)翼序列區(qū)，C是偏好堿基。當(dāng)前第4頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)信號肽分析軟件(SignalPhttp://www.cbs.dtu.dk/services/signalP)

把預(yù)測過程中證實(shí)含完整mRNA5’端的序列翻譯為蛋白序列;然后用SignalP軟件對前50個(gè)氨基酸序列(從第一個(gè)ATG對應(yīng)的甲硫氨酸Met開始)進(jìn)行評估，如果SignalP分析給出正面結(jié)果，則測試序列有可能為信號肽;⑵信號肽分析當(dāng)前第5頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)⑶終止密碼子

終止密碼子:TAA，TAG，TGAGC%=50%終止密碼子每64bp出現(xiàn)一次；GC%>50%終止密碼子每100－200bp出現(xiàn)一次；由于多數(shù)基因ORF均多于50個(gè)密碼子，因此最可能的選擇應(yīng)該是ORF不少于100個(gè)密碼子。當(dāng)前第6頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)⑷3’端的確認(rèn)

3’端的確認(rèn)主要根據(jù)Poly(A)尾序列,若測試DNA片段不含Poly(A)序列，則根據(jù)加尾信號序列“AATAAA”和BLAST同源性比較結(jié)果共同判斷。當(dāng)前第7頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)⑸非編碼序列、內(nèi)含子高等真核生物ORF閱讀的復(fù)雜性：基因間存在大量的非編碼序列（人類基因組中是70%）絕大多數(shù)基因含有非編碼的內(nèi)含子。高等真核生物多數(shù)外顯子長度少于100個(gè)密碼子，有的不到50個(gè)密碼子甚至更少；不能根據(jù)ORF長度判斷讀框的準(zhǔn)確性。當(dāng)前第8頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)編碼同一氨基酸的不同密碼子稱為同義密碼，其差別僅在密碼子的第3位堿基不同。不同種屬間使用同義密碼的頻率有很大差異：如人類基因中，

丙氨酸（Ale）密碼子多為GCA,GCC或GCT,而GCG很少蘇氨酸（Thr）密碼子多為ACA,ACC或ACT,而ACG很少⑹密碼子偏愛性當(dāng)前第9頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)⑺密碼子偏愛性高等植物207個(gè)基因單子葉植物53個(gè)，6個(gè)單子葉種群，18種氨基酸有16種氨基酸的密碼子搖擺堿基為G+C雙子葉植物154個(gè)，35個(gè)雙子葉種群，只有7種氨基酸的搖擺堿基是G+C，其余均為A+T密碼子偏倚codonbias，原因不明。當(dāng)前第10頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)⑻外顯子－內(nèi)含子邊界外顯子和內(nèi)含子的邊界有一些明顯的特征：如:內(nèi)含子的5‘端或稱供體位（donorsite）常見的順序?yàn)?’－AG↓GTAAGT-3’；3’端又稱受體位（acceptorsite),多為5‘PyPyPyPyPyPyCAG-3’(“Py”嘧啶核苷酸，T或C)；但是由于邊界序列常有例外，僅適用于一定范圍。當(dāng)前第11頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)⑼上游控制序列幾乎所有基因（或操縱子）上游都有調(diào)控序列，它們可與DNA結(jié)合蛋白作用，控制基因表達(dá)。

通過同源性比較來預(yù)測mRNA的5’端，最常用的與轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫是真核啟動子數(shù)據(jù)庫(TheTRADATProject,EukaryoticPromoterDatabase,EPD.http://www.epd.unil.ch/)。

另外個(gè)別生物基因組的特有組成也可作為判別依據(jù)，如脊椎動物基因組許多基因的上游都有CpG島。當(dāng)前第12頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)CG島有1Kb，CG含量高，56%的人類基因與上游的CG島相連。主要用于原核生物。當(dāng)前第13頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)

⑽內(nèi)含子和外顯子序列差異內(nèi)含子受選擇壓力小，突變多。由于堿基C到A，內(nèi)含子A/T比例高內(nèi)含子A/T比例高，所以終止密碼子出現(xiàn)的頻率高。當(dāng)前第14頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)

⑾軟件預(yù)測采用NCBI的ORF預(yù)測軟件(ORFfinder:/gorf/orfig.cgi)判斷ORF的可能范圍。當(dāng)前第15頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)基因注釋軟件Genscan——重于信號指令：起始密碼、終止密碼、剪接受體位和供體位序列等FgeneSH——重于內(nèi)容指令：密碼子使用偏好、內(nèi)含子外顯子的差異等TWINSCAN和SGP2——根據(jù)相似性和一致性當(dāng)前第16頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)基因注釋軟件缺點(diǎn)外顯子注釋的準(zhǔn)確率<80%。誤拼和誤拆錯(cuò)誤較多。容易忽略結(jié)構(gòu)較小的基因，特別是基因內(nèi)基因。線蟲基因的注釋19477個(gè)軟件預(yù)測11984個(gè)克隆驗(yàn)證，未能預(yù)測到的cDNA和EST為4365個(gè)當(dāng)前第17頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)包括內(nèi)容：轉(zhuǎn)錄成mRNA的序列，外顯子和內(nèi)含子的位置，基因編碼的蛋白質(zhì)順序。脊椎動物的130bp的外顯子長度平均，68-208的占65%，10%的小于60bp，35%的人類基因組序列存在非編碼外顯子，注釋容易遺漏，熱別是保守性不強(qiáng)的外顯子。目前的軟件均無法注釋mRNA的53非編碼區(qū)的邊界。當(dāng)前第18頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)1.2同源查詢途徑

通過已存入數(shù)據(jù)庫中的基因順序與待查的基因組序列進(jìn)行比較，從中查找可與之匹配的堿基順序及其比例，用于界定基因的方法稱為同源查詢。

當(dāng)前第19頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)同源性包括編碼和非編碼序列，相近的物種，老鼠和人，油菜和擬南芥具有90%以上的基因彼此共有。編碼序列，外顯子組成，調(diào)控序列，相似之處進(jìn)化的保守性。當(dāng)前第20頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)相似性有如下幾種情況：

ADNA序列某些片段完全相同；B開放讀碼框（ORF）排列類似，如有長外顯子；C開放讀碼框翻譯成氨基酸序列的相似性；D模擬多肽高級結(jié)構(gòu)相似同源基因：氨基酸的一致性和相似性>25%當(dāng)前第21頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)功能和結(jié)構(gòu)相似的直向同源基因成員，起源相同，存在保守序列。還有就是同一物種的家族基因，基因重復(fù)造成的。可綜合考慮也可單項(xiàng)考慮，如果一個(gè)基因沒有同源序列，又符合一些條件，試驗(yàn)方法證實(shí)。當(dāng)前第22頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)同源性：homology起源于同一祖先但序列已經(jīng)發(fā)生變異的序列，分布在不同物種間的同源基因，只有是與非的區(qū)別。一致性：identity同源DNA序列的同一堿基位置上相同的堿基成員，或者蛋白質(zhì)中同一氨基酸位置相同的氨基酸成員的比例，用%表示。相似性：similarity同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列中一致性氨基酸和可取代氨基酸所占的比例。比較氨基酸和基因的同源性？當(dāng)前第23頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)分子雜交可確定DNA片段是否含有表達(dá)順序Northernblot：指將待測DNA樣品標(biāo)記后與RNA雜交，以判斷RNA中是否含有DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。但在操作中存在一些問題1.3試驗(yàn)確認(rèn)基因當(dāng)前第24頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)1977年J.C.Alwin首創(chuàng)Northernblotting

當(dāng)前第25頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)問題解決方案A某一基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進(jìn)行可變剪接或該基因?yàn)槟骋欢嗷蚣易宓某蓡T時(shí)，會出現(xiàn)多個(gè)雜交帶設(shè)計(jì)其他實(shí)驗(yàn)區(qū)分當(dāng)前第26頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)當(dāng)前第27頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)心肌特異性蛋白當(dāng)前第28頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)Troponin

T是心肌特異性蛋白，主要用于心肌梗塞等多種心臟病的研究當(dāng)前第29頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)問題解決方案B基因的表達(dá)具有組織特異性及發(fā)育階段的差別，而選擇的RNA樣品中不一定含有該基因產(chǎn)物盡可能多地收集各種不同發(fā)育時(shí)期及不同組織器官的RNA當(dāng)前第30頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)問題解決方案C某些基因產(chǎn)物豐度極低或不易提取適當(dāng)提高RNA上樣量，或先以已知的DNA序列設(shè)計(jì)引物從mRNA中擴(kuò)增基因產(chǎn)物當(dāng)前第31頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)C基因表達(dá)產(chǎn)物豐度的問題擬Northern雜交——根據(jù)已知的DNA順序設(shè)計(jì)引物，從mRNA群體中擴(kuò)增基因產(chǎn)物，再以DNA為探針與之雜交。動物園雜交——根據(jù)親緣關(guān)系相似的物種，其基因的編碼區(qū)相似性較高，而非編碼區(qū)的同源性很低的原理。當(dāng)前第32頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)如果某一物種的DNA順序與來自另一親緣物種的DNA片段雜交產(chǎn)生陽性信號，該區(qū)段可能含有1個(gè)或多個(gè)基因，這種方法又稱為動物園雜交。當(dāng)前第33頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)當(dāng)前第34頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)DNA順序中基因位置的確定cDNA測序受兩個(gè)方面的影響：一是相關(guān)cDNA在cDNA文庫中出現(xiàn)的頻率；二是cDNA的完整性Northernblot和Zooblot可以判斷DNA片段中是否含有基因，但是不能給出基因定位信息。獲得基因定位信息的最容易的方法是cDNA測序當(dāng)前第35頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)如何獲取基因全長cDNA序列？AcDNA文庫構(gòu)建BRACE技術(shù)當(dāng)前第36頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)干擾cDNA篩選基因的因素：目標(biāo)cDNA所占比例很低分成亞群進(jìn)行篩選cDNA均一化

影響cDNA測序的因素與mRNA的反轉(zhuǎn)錄有關(guān)當(dāng)前第37頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)cDNA文庫構(gòu)建(CLONTECH)當(dāng)前第38頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)cDNA文庫構(gòu)建(CLONTECH)當(dāng)前第39頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)5’RACE(CLONTECH)當(dāng)前第40頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)先利用mRNA的3‘末端的poly(A)尾巴作為一個(gè)引物結(jié)合位點(diǎn)，以O(shè)ligo(dT)30MN作為鎖定引物在反轉(zhuǎn)錄酶MMLV作用下，反轉(zhuǎn)錄合成標(biāo)準(zhǔn)第一鏈cDNA。利用該反轉(zhuǎn)錄酶具有的末端轉(zhuǎn)移酶活性，在反轉(zhuǎn)錄達(dá)到第一鏈的5’末端時(shí)自動加上3-5個(gè)(dC)殘基，退火后(dC)殘基與含有SMART寡核苷酸序列Oligo(dG)通用接頭引物配對后，轉(zhuǎn)換為以SMART序列為模板繼續(xù)延伸而連上通用接頭（見下圖）。然后用一個(gè)含有部分接頭序列的通用引物UPM（universalprimer，UPM）作為上游引物，用一個(gè)基因特異引物2（GSP2genespecificprimer，GSP）作為下游引物，以SMART第一鏈cDNA為模板，進(jìn)行PCR循環(huán)，把目的基因5‘末端的cDNA片段擴(kuò)增出來1988年當(dāng)前第41頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)3’RACE(CLONTECH)當(dāng)前第42頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)SMART3′-RACE的原理是：利用mRNA的3′末端的poly(A)尾巴作為一個(gè)引物結(jié)合位點(diǎn)，以連有SMART寡核營酸序列通用接頭引物的Oligo(dT)30MN作為鎖定引物反轉(zhuǎn)錄合成標(biāo)準(zhǔn)第一鏈cDNA。然后用一個(gè)基因特異引物GSP1(genespecificprimer，GSP)作為上游引物，用一個(gè)含有部分接頭序列的通用引物UPM(universalprimer，UPM)作為下游引物，以cDNA第一鏈為模板，進(jìn)行PCR循環(huán)，把目的基因3′末端的DNA片段擴(kuò)增出來。當(dāng)前第43頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)確定DNA順序中基因的位置A通過對全長cDNA序列的測序、對比，以及與基因組DNA的比較，確定基因所在的區(qū)域；B通過物種已建立遺傳圖和物理圖來確定基因的位置；當(dāng)前第44頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)利用計(jì)算機(jī)分析基因功能2、基因功能的預(yù)測2.1同源性確定基因功能2.2同源性分析在酵母基因組計(jì)劃中的應(yīng)用當(dāng)前第45頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)2.1同源性確定基因功能

種間同源基因或直系基因（orthologousgene）：指不同物種之間的同源基因，它們來自物種分化以前的共同祖先

種內(nèi)同源基因或平行基因（paralogousgene）同一物種內(nèi)的同源基因，它們常常是多基因家族的不同成員當(dāng)前第46頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)同源基因都擁有一個(gè)共同的祖先基因，它們之間有許多相似的序列。同源基因可以分為2類：種間同源基因或直系基因（orthologousgene）：指不同物種之間的同源基因，它們來自物種分化以前的共同祖先

種內(nèi)同源基因或平行基因（paralogousgene）同一物種內(nèi)的同源基因，它們常常是多基因家族的不同成員，其共同祖先可能存在于物種形成以后，也可能存在于物種形成之前當(dāng)前第47頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)同源基因一般不會有完全一致的核苷酸序列，因?yàn)椴煌幕蚧虿煌纳锒紩?dú)立地發(fā)生隨機(jī)突變，但它們有相似的序列，大部分未突變的核苷酸位置是相同的

同源性分析可以給出整個(gè)基因或其中某一區(qū)段功能的有關(guān)信息

當(dāng)一個(gè)新基因的序列被確認(rèn)后，根據(jù)同源性可以從數(shù)據(jù)庫中查找已知序列的同源基因。根據(jù)進(jìn)化的相關(guān)性，可以根據(jù)已知的同源基因推測新基因的功能

當(dāng)前第48頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)2.2同源性分析在酵母基因組計(jì)劃中的應(yīng)用酵母基因組大約含有6000個(gè)基因30％是通過傳統(tǒng)遺傳學(xué)分析得到的另外70％是用同源性分析獲得當(dāng)前第49頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)3.1基因失活在基因功能分析的作用3.2基因的超表達(dá)用于功能檢測3、實(shí)驗(yàn)確認(rèn)基因功能當(dāng)前第50頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)在正常情況下，基因產(chǎn)物的數(shù)量是有限制的，必須與其它基因的產(chǎn)物平衡，某一基因產(chǎn)物的過量和不足都會破壞這種平衡，造成生長和發(fā)育的異常

有兩種技術(shù)可以使細(xì)胞中某一基因過量表達(dá)：增加基因的拷貝數(shù)；采用強(qiáng)啟動子

當(dāng)前第51頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)3.1.1基因剔除(knock-out)最簡便的基因失活的方法.主要原理:在一段無關(guān)DNA片段的兩側(cè)連接與代換基因兩側(cè)相同的順序，將這一構(gòu)建導(dǎo)入目的細(xì)胞，由于同源片段之間的重組，可使無關(guān)片段取代靶基因,整合到染色體中。為了便于篩選，用于取代的外源DNA中含有報(bào)告基因。3.1基因失活在基因功能分析的作用當(dāng)前第52頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)tk胸苷激酶標(biāo)記基因←gangcyclovirneor新霉素抗性基因→G418當(dāng)前第53頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)基因的功能是一個(gè)過程，是從基因到表型的一系列生理生化反應(yīng)過程。現(xiàn)在的基因功能研究與傳統(tǒng)的遺傳分析正好相反，傳統(tǒng)的遺傳分析是從表型出發(fā)最終到達(dá)基因（正向遺傳學(xué)），而在基因組計(jì)劃中研究基因功能則是從基因出發(fā)，最終到達(dá)表型（反向遺傳學(xué)）。因此必須尋找一系列的實(shí)驗(yàn)方法來鑒別與目標(biāo)基因相關(guān)的表型基因失活是基因功能分析的主要手段當(dāng)前第54頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)當(dāng)前第55頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)3.1.2反義RNA反義RNA是由基因的負(fù)鏈編碼，可與正義RNA(senseRNA)或DNA編碼順序結(jié)合，干擾mRNA的轉(zhuǎn)錄，加工和轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)控基因的表達(dá)。當(dāng)前第56頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)反義RNA技術(shù)

反義RNA由基因的負(fù)鏈（模板鏈的互補(bǔ)鏈）編碼，可以與由功能基因轉(zhuǎn)錄而成的正義RNA形成雙鏈結(jié)構(gòu)，干擾mRNA的翻譯，從而干擾基因的表達(dá)

將基因的編碼序列反向插入表達(dá)載體，轉(zhuǎn)化目標(biāo)生物，獲得轉(zhuǎn)基因個(gè)體或品系后，進(jìn)一步分析表達(dá)的反義RNA在生理生化或形態(tài)發(fā)生中所起的作用，由此判別目標(biāo)基因的功能

當(dāng)前第57頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)構(gòu)建反義RNA表達(dá)載體:將全目的基因或部分目的基因反向插入表達(dá)載體→轉(zhuǎn)化目標(biāo)生物→獲得轉(zhuǎn)基因個(gè)體或品系→分析轉(zhuǎn)基因植株在生理、生化、形態(tài)等方面的變異→判別目的基因的功能當(dāng)前第58頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)正義表達(dá)載體反義表達(dá)載體當(dāng)前第59頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)反義RNA作用機(jī)理：

A干擾翻譯的起始與延伸，可與翻譯起始順序及編碼序列結(jié)合形成雙鏈RNA，隨之被細(xì)胞降解。B與mRNA的引導(dǎo)順序結(jié)合，阻止核糖體的附著，使翻譯無法啟動。C反義RNA與mRNA形成雙鏈分子后，使RNA多聚酶脫離模板，轉(zhuǎn)錄終止。當(dāng)前第60頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)3.1.3RNA干涉RNAi是通過雙鏈RNA的介導(dǎo),特異性地降解相應(yīng)序列的mRNA,從而阻斷相應(yīng)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后水平的基因沉默機(jī)制.當(dāng)前第61頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)RNAi作用機(jī)理AdsRNA核酸內(nèi)切酶Dicer被激活，它把dsRNA加工成21~25個(gè)核苷酸長的RNA鏈；B這些小片段RNA(siRNA)作為另一個(gè)核糖核酸復(fù)合體RISC(RNA-inducesilencingcomplex,RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體)的指引物，結(jié)合到RISC上，使之識別并降解mRNA，從而導(dǎo)致與雙鏈RNA同源的基因沉默；當(dāng)前第62頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)當(dāng)前第63頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)RNAi設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用AFraser合成與開放讀碼框相對應(yīng)的雙鏈RNA或利用細(xì)菌克隆表達(dá)這些雙鏈RNA→微量注射和喂食→干擾同源基因的表達(dá)BChuang等設(shè)計(jì)出嵌合體結(jié)構(gòu)→連接強(qiáng)啟動子大量表達(dá)雙鏈mRNA→干擾同源基因的表達(dá)當(dāng)前第64頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)HbF基因的RNAi載體構(gòu)建當(dāng)前第65頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)RNAi技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)RNAi最根本的特點(diǎn)是特異性RNAi具有特殊的穿越能力，而且干擾作用會傳給后代；RNAi對一些低水平表達(dá)的基因的RNAi現(xiàn)象并不明顯，而且?guī)讉€(gè)有相同或相似序列的基因，RNAi也會同時(shí)作用與它們。當(dāng)前第66頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)3.2基因超表達(dá)增加基因的拷貝數(shù)采用強(qiáng)啟動子促使基因超表達(dá)當(dāng)前第67頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)構(gòu)建轉(zhuǎn)座子突變庫酵母雙雜交（yeasttwo-hybridization）3.3 其他方法當(dāng)前第68頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)3.3.1轉(zhuǎn)座子插入突變當(dāng)前第69頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)

上世紀(jì)三十年代，玉米遺傳學(xué)家

BarbaraMcClintock在研究中發(fā)現(xiàn)了玉米籽粒色斑不穩(wěn)定遺傳的現(xiàn)象，可能是一種可轉(zhuǎn)移的遺傳因子。當(dāng)前第70頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)1948年McClintock首先確認(rèn)和提出了轉(zhuǎn)座子的概念，這一重大發(fā)現(xiàn)并未引起人們的重視，70年代后在原核和真核生物中不斷發(fā)現(xiàn)有轉(zhuǎn)位因子.◆轉(zhuǎn)座遺傳因子又叫可移動因子，是指一段特定的DNA序列。它可以在染色體組內(nèi)移動，從一個(gè)位點(diǎn)切除，插入到一個(gè)新的位點(diǎn)。這種切除和移動，能夠引起基因的突變或染色體重組?！羲荕cClintock(1956)在玉米上首先發(fā)現(xiàn)的。這是遺傳學(xué)發(fā)展史上重要的里程碑之一?；蚰軌蛟谌旧w上移動位置，也就是說能“轉(zhuǎn)座”或“跳動”，這在當(dāng)時(shí)對許多遺傳學(xué)家來說簡直是件前所未聞的事情。因?yàn)榘凑諅鹘y(tǒng)的觀念，基因在染色體上是固定不變的，它們有一定的位置、距離和順序，它們只可以通過交換或重組改變自己的相對位置，通過突變改變自己的相對性質(zhì)；但是，要從染色體的一個(gè)位置“跳”到另一個(gè)位置，甚至“跳”到別的染色體上，科學(xué)家們從來連想都沒有想過。因此，他們在讀了麥克林托克1950年發(fā)表的《玉米易突變位點(diǎn)的由來與行為》，和1951年發(fā)表的《染色體結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)》兩篇論文后，許多人都認(rèn)為她可能是“發(fā)瘋”了，“穩(wěn)定”的基因居然能隨意移動!這就連當(dāng)時(shí)一流的遺傳學(xué)家也無法理解麥克林托克的語言，她受到了前所未有的冷遇?！稗D(zhuǎn)座因子”的概念麥克林托克早在1938年就已提出了，但直到1976年，在美國冷泉港召開的“DNA插入因子、質(zhì)粒和游離基因”專題討論會上，與會科學(xué)家明確地承認(rèn)可以用麥克林托克的術(shù)語“轉(zhuǎn)座因子”，來說明所有能夠插入基因組的DNA片段。麥克林托克在這時(shí)才真正成為基因調(diào)控的“調(diào)節(jié)—操縱子理論”的先驅(qū)。早在20世紀(jì)40年代初期，麥克林托克完全是通過個(gè)人的努力、用傳統(tǒng)的遺傳學(xué)和細(xì)胞學(xué)研究的手段，得出了“轉(zhuǎn)座因子”的概念，解決了用分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的方法才能解決的問題，成為走在時(shí)代前面的科學(xué)家。麥克林托克在半個(gè)世紀(jì)前提出的“轉(zhuǎn)座因子”理論，對于分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的發(fā)展，對以DNA重組技術(shù)為代表的基因工程的發(fā)展等都具有極其重要的意義。1983年，瑞典皇家科學(xué)院諾貝爾獎金評定委員會終于把這一年度的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予了這位81歲高齡、不屈不撓的女科學(xué)家，麥克林托克也由此成為遺傳學(xué)研究領(lǐng)域第一位獨(dú)立獲得諾貝爾獎的女科學(xué)家。面對這份遲到了近半個(gè)世紀(jì)的榮譽(yù)，麥克林托克深感欣慰。1992年9月2日，麥克林托克在冷泉港去世，終年90歲。當(dāng)前第71頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)1944：美國國家科學(xué)院院士1945：美國遺傳學(xué)會主席1983：NobelPrize，35年后將轉(zhuǎn)位因子的重大發(fā)現(xiàn)歸功于她McClintock（1902-1992）當(dāng)前第72頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)

Ac和Ds這兩個(gè)因子都位于玉米的第九號染色體短臂，在色素基因C的附近。Ac因子全長4.5kb，有5個(gè)外顯子，其產(chǎn)物是轉(zhuǎn)座酶。Ac因子兩端是長11bp的反向重復(fù)序列(IR)；

Ds因子長0.4-4kb，它的中間(在轉(zhuǎn)座酶基因中)有許多種長度不等的缺失,Ds的兩端也都有11bp的反向重復(fù)序列。當(dāng)前第73頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)Ac-Ds轉(zhuǎn)座元件結(jié)構(gòu)示意圖。右邊示Ac及Ds元件的單鏈DNA末端反向重復(fù)配對所形成的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可能對轉(zhuǎn)座有意義當(dāng)前第74頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)玉米轉(zhuǎn)座因子對胚乳顏色的影響

當(dāng)前第75頁\共有81頁\編于星期三\2點(diǎn)35SAc轉(zhuǎn)座酶NPTIIIAAHAcTATA

GUS

NPTIIIAAHDsEIAAHDsGIA

GUS

NPTIIIAAH吲哚乙酸水解酶，NAM（萘乙酰胺）敏感