微生物中的轉座因子

關于微生物中的轉座因子第一節(jié)細菌轉座因子的類型和結構

細菌轉座因子分為四個類型：插入序列（insertionsequenceIS）轉座子（transposonTn）

接合型轉座子

轉座噬菌體（Mu）第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天一、插入序列插入序列也稱IS因子，它是最簡單的轉座因子。插入序列長度/bp反向重復序列長度/bp靶位點長度/bp在染色體中的拷貝數(shù)IS1768239或86-10IS213274154-13IS31400383-45-6IS414281811或121-2IS5119516411-12第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天插入序列的結構有以下3個特點：兩端含有長度為10～40bp反向重復序列含有一個編碼轉座酶的長編碼區(qū)兩側有一對正向重復序列(directrepeatsequence，DR)，長度一般為3-9bp。第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天二、細菌轉座子

帶有抗性基因并能在不同的DNA分子之間移動的遺傳單位叫做細菌轉座子(bacterialtransposon，Tn)。細菌抗藥性轉座子一般可分為兩類：復合轉座子(compositetransposon)復雜轉座子(complextransposon)

第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1.復合轉座子轉座子長度kb遺傳標記末端特征末端兩IS排向IS關系IS功能來源Tn109.3TetRIS10RIS10L反向2.5%差異完整功能功能減弱G-細菌Tn55.7KanRIS50RIS50L反向1bp差異完整功能無功能G-細菌Tn9033.1KanRIS903反向相同都有功能G-細菌Tn92.5CamRIS1同向相同都有功能G-細菌Tn16812.08胞外腸毒素IS1反向相同都有功能G-細菌第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天復雜轉座子的長度約5000bp，它的兩端是長度為30-40bp的末端反向重復序列(IR)或正向重復序列(DR)，中央是轉座酶基因和抗藥性基因。2.復雜轉座子(TnA轉座子)Tn3res轉座酶IRIR解離酶AmpIRIR轉座酶解離酶resMerTn501IRIR轉座酶解離酶resSulStrTn21第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天轉座子長度/bp遺傳標記末端反向重復/bp兩側靶點正向重復/bp來源Tn15000Amp385假單胞菌Tn34957Amp385沙門氏菌Tn2119600MerStrSul385志賀菌Tn5018200Hg385假單胞菌Tn10005800無375大腸桿菌Tn5515300Em355金萄球菌Tn44304200無385蘇云金菌Tn44516200Cam12不詳莢膜梭菌Tn44566800無385弗氏鏈霉菌第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天三、細菌轉座子的插入機制、轉座模型轉座子不同于噬菌體和質粒，它們不是獨立的復制子，不能獨立存在。根據(jù)轉座子在轉座過程中是否復制而分為兩種類型：復制型轉座和非復制型轉座據(jù)轉座過程中是否有共整合體，可分為：剪-貼型轉座、保守型轉座和復制型轉座第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1．剪-貼型轉座（cutandpastetransponsition）第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1.轉座子和靶DNA在轉座酶作用下產(chǎn)生缺口，分別形成兩個游離末端，以a-h表示2.a與f、g與d連接，剩下b、c、e、h游離端2．復制型轉座子的插入機制第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天3.以轉座子的兩個游離端（b和c）為引物進行DNA復制4.復制完成并形成兩個轉座子的共整合體第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天5.兩個轉座子通過自身攜帶的res位點產(chǎn)生重組，形成兩個獨立的復制子，每個復制子上都含有一個拷貝的轉座子。

第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天在復制型轉座過程中，轉座子被復制，一個拷貝仍保留在原來的位置上，另一個拷貝則插入到新的位點上，這種類型的轉座伴隨著轉座子拷貝數(shù)的增加。在轉座過程中有共整合體的出現(xiàn)。復制型轉座涉及到兩種類型的酶：一種是轉座酶，它作用于原位點的轉座因子的兩端序列；另一種是解離酶（resolvase），它作用于復制拷貝的拆分。復制型轉座的特點：第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天3．保守型轉座

第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天四、Mu噬菌體的轉座

轉座噬菌體是具有轉座功能的一類可引起突變的溶源性噬菌體。這類噬菌體不論是進入裂解循環(huán)還是處于溶源狀態(tài)，均可整合到寄主染色體上。其中研究得較多的是Mu噬菌體。

Mu噬菌體(mutatorphage)，即突變者的意思，不同于一般的溫和噬菌體：MuDNA幾乎可插入到宿主染色體的任何一個位點上，而一般的溫和噬菌體在宿主染色體上有特定插入位點。Mu噬菌體DNA的兩端沒有黏性末端，它的整合方式不同于λ噬菌體，而類似于轉座因子的作用第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天cABCDEHFGITJKLMYNPRSUU’S’宿主DNA整合復制晚期mRNA合成激活因子頭部和尾部基因可變化末端的宿主DNAlysattLattR1.Mu噬菌體的遺傳圖

第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天C蛋白表達A蛋白受抑制，維持溶原狀態(tài)MuCts突變，受高溫誘導進入裂解循環(huán)A、B蛋白大量表達，Mu復制晚期基因表達包裝酶切割MuDNA包裝50b37kb1kb2.Mu噬菌體的轉座及其生活史

第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天五、細菌接合型轉座子

接合型轉座的特點是：不具有反向重復序列，在轉座時不引起靶位點DNA上核苷酸序列產(chǎn)生正向重復；轉座過程中是通過“切除-插入”機制來完成的；在轉移過程中，會形成共價、閉合、環(huán)狀的中間體，在同一細胞中的不同DNA位點進行整合或通過接合作用進入受體細胞后整合到受體細胞的DNA上。第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)細菌轉座因子的遺傳效應和應用

一、轉座因子的遺傳效應轉座因子能引起許多遺傳變異：1.插入突變由于Tn總是帶有抗藥性基因，所以轉座子插入后除能引起基因突變外，還具有轉座子帶來的抗藥性。2.DNA重排(缺失、倒位和擴增)第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天abxyzcdabcdx

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同源序列配對重組缺失：第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天abxyzcdabdcx

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abzyxcd同源序列配對重組倒位：第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天abxyzcdxyzabxyzcdz

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同源序列配對重組擴增：第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天3.極性效應當轉座因子插入到一個操縱子的上游基因時，不僅能破壞被插入的基因，而且也能大大降低位于遠離啟動子一端的基因的表達。幾乎所有IS的可閱讀框內(除IS1外)，都含有依賴于Rho的轉錄終止信號和終止密碼子，這是造成極性突變的根本原因。第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天隨機誘變轉座子載體應具有下面兩個功能：①能通過轉化或接合作用導入受體菌②在受體菌中不能自我復制，為自殺型質粒載體二、轉座子的應用

第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天GenomePrimingSystem(NEB)第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天2.定位誘變定位誘變與隨機誘變的原理類似，但誘變中首先需要將轉座子，如Tn5，整合在基因組上。然后將要誘變的目的基因克隆到質粒如F質粒上。將含有目的基因的F′質粒轉入基因組已整合有Tn5的大腸桿菌中，再與受體菌雜交進行誘變，最后篩選突變型接合子。

第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天F’Tn5(Kan)Δ(lacpro)F’lac+pro+Δ(lacpro)galEstrAXF’Δ(lacpro)galEstrAF’lac+pro+F’Tn5(Kan)Δ(lacpro)F’lac+pro+F’Tn5(Kan)Δ(lacpro)F’lac-pro+死亡死亡生長第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)絲狀真菌中的轉座因子一、絲狀真菌中的轉座現(xiàn)象真菌轉座因子的鑒定方法：1.克隆真菌中的重復序列，然后與其他生物中的已知轉座因子進行比較來確定。2.根據(jù)真菌的缺陷型表型來鑒定轉座因子。3.通過同源雜交，即以別的生物中的轉座因子為探針進行雜交篩選。4.通過DNA序列分析。

第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天二、絲狀真菌中轉座因子類型

根據(jù)轉座機理，可將絲狀真菌的轉座因子分為兩大類：1.類似反轉錄病毒的反轉座子2.類似于細菌轉座因子的DNA轉座子

第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1.類似反轉錄病毒的反轉座子根據(jù)反轉座子的兩端是否具有類似反轉錄病毒的長末端重復序列LTR而分為兩種類型：