重組和轉(zhuǎn)座(32).ppt

1、重 組 和 轉(zhuǎn) 座,第一節(jié) 重組的分類,一、同源重組或普遍性重組： Recombination involving reaction between homologous sequences of DNA is called generalized or homologous recombination. 依賴于參與重組的DNA分子在序列上的廣泛一致性； 同源性重組可以發(fā)生在兩條同源DNA上的任何位點(diǎn)； 經(jīng)常發(fā)生于減數(shù)分裂期的同源染色體之間。,二、位點(diǎn)特異性重組,Site-specific recombination(Specialized recombination) 這種重組的特點(diǎn)是重組發(fā)

2、生在特異位點(diǎn)，此位點(diǎn)含有短的同源序列,供位點(diǎn)特異性重組酶識別(如 噬菌體DNA整合到寄主DNA)； 重組DNA的其它區(qū)域不具有同源性,三、轉(zhuǎn)座：,refers to the movement of a transposon to a new site in the genome. A transposon(transposable element) is a DNA sequence able to insert itself (or a copy of itself) at a new location in the genome, without having any sequence r

3、elationship with the target locus. 轉(zhuǎn)座分為復(fù)制型、非復(fù)制及保守型三種類型,四、模板選擇（copy choice）性重組,適用于RNA病毒，在這種重組中，聚合酶從一個(gè)模板轉(zhuǎn)換到另一個(gè)模板來合成RNA，結(jié)果新合成的分子將含有兩個(gè)不同親本的遺傳信息,第二節(jié) 同源重組,一、Holliday連接： 在同源染色體的相同位點(diǎn)產(chǎn)生切口 兩條染色體的DNA鏈發(fā)生交叉 切口封閉，形成holliday junction (或chi結(jié)構(gòu)) Branch migration（分枝遷移） 在兩對同源鏈的其中任意一對上產(chǎn)生切口，拆分中間體,二、Rec BCD途徑同源重組的酶學(xué)機(jī)制,Rec

4、 BCD蛋白同時(shí)具有解螺旋酶的活性，使chi位點(diǎn)附近切口的DNA解鏈 單鏈區(qū)被Rec A蛋白和SSB蛋白覆蓋 RecA 蛋白使單鏈DNA取代雙鏈DNA中的同源部分 Dloop區(qū)域的DNA產(chǎn)生切口，新切口的3端（ the tail of newly nicked DNA ）與另一條DNA的單鏈區(qū)互補(bǔ)配對 DNA連接酶封閉切口，形成Holliday junction RuvA 和RuvB發(fā)動遷移反應(yīng) RuvC拆分重組中間體,第三節(jié) 轉(zhuǎn)座（transposition）一、原核轉(zhuǎn)座子的類型,1.插入序列（insertion sequences , IS）: IS家族的結(jié)構(gòu)： 短的正向重復(fù)序列（dire

5、ct repeats, DR） 略長的反向重復(fù)序列（inverted repeats，IR） 1kb左右的編碼區(qū)，僅編碼和轉(zhuǎn)座有關(guān)的轉(zhuǎn)座酶。 對靶位點(diǎn)的選擇有三種形式：隨機(jī)選擇，熱點(diǎn)選擇和特異位點(diǎn)的選擇。,Insertion sequences have inverted terminal repeats and generate direct repeats of flanking DNA at the target site. In this example, the target is a 5 bp sequence. The ends of the IS consist of inve

6、rted repeats of 9 bp, where the numbers 1 through 9 indicate a sequence of base pairs.,2.復(fù)合轉(zhuǎn)座子 (Composite transposons )： 含有一個(gè)中心序列和位于兩側(cè)的臂（arm）； 除了和自身轉(zhuǎn)座有關(guān)的基因外，中心序列含有抗藥性基因等遺傳信息； 復(fù)合轉(zhuǎn)座子兩端的臂由IS序列組成。,A composite transposon has a central region carrying markers (such as drug resistance) flanked by IS module

7、s.,3.Tn A家族:,TnA是復(fù)制型轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座子，長約5kb左右 。 兩端具有末端反向重復(fù)序列（而不是IS），長約38bp左右，任一個(gè)缺失都會阻止轉(zhuǎn)座。 中部的編碼區(qū)編碼三個(gè)基因：轉(zhuǎn)座酶，解離酶和抗性基因， TnA家族都帶有抗性標(biāo)記 。 靶位點(diǎn)具有5bp的正向重復(fù)序列。 解離位點(diǎn)（res）是TnA家族特有的內(nèi)部位點(diǎn)。,二轉(zhuǎn)座機(jī)制： 根據(jù)轉(zhuǎn)座子的機(jī)制，轉(zhuǎn)座可分成三種不同的類型,1 復(fù)制型轉(zhuǎn)座 (replicative transposition)： Replicative transposition describes the movement of a transposon by a me

8、chanism in which first it is replicated, and then one copy is transferred to a new site. Replicative transposition involves two types of enzymatic activity: 轉(zhuǎn)座酶：transposase 解離酶：Resolvase,2 非復(fù)制型轉(zhuǎn)座 (nonreplicative transposition) Nonreplicative transposition allows a transposon to move as a physical en

9、tity from a donor to a recipient site. This leaves a break at the donor site, which is lethal unless it can be repaired.,3保守轉(zhuǎn)座（conservative transposition） Conservative transposition involves direct movement with no loss of nucleotide bonds,1.非復(fù)制轉(zhuǎn)座： 轉(zhuǎn)座子插入到DNA上新的位點(diǎn)，首先交錯(cuò)切開靶DNA，再將轉(zhuǎn)座子連接到靶DNA的凸出單鏈上，最后填補(bǔ)空缺

10、完成轉(zhuǎn)座。,The direct repeats of target DNA flanking a transposon are generated by the introduction of staggered cuts whose protruding ends are linked to the transposon.,三、轉(zhuǎn)座中的一般過程：,復(fù)制型轉(zhuǎn)座: 在轉(zhuǎn)座子和靶位點(diǎn)兩端分別交錯(cuò)切割產(chǎn)生切口; 轉(zhuǎn)座子和靶位點(diǎn)的切口末端交互連接(a-f, g-d),形成一種交換結(jié)構(gòu)(cross structure); 以游離的3末端作為引物進(jìn)行復(fù)制，產(chǎn)生一個(gè)包含兩個(gè)正向重復(fù)的轉(zhuǎn)座子拷貝的復(fù)合物，稱

11、為共合體(cointegrate), 這一過程在轉(zhuǎn)座酶作用下進(jìn)行;,轉(zhuǎn)座子的兩個(gè)拷貝在res（site of resolution ）位點(diǎn)發(fā)生重組，釋放兩個(gè)復(fù)制子。這一過程稱為拆分(Resolution)，在解離酶的作用下進(jìn)行。,第四節(jié) 真核生物的轉(zhuǎn)座因子,Barbara McClintock (芭芭拉麥克林托克) 1902-1992,若玉米帶有野生型C基因，則胚乳呈紫色； C基因的突變阻斷了紫色素的合成，那么胚乳呈白色; 在胚乳發(fā)育的過程中，突變發(fā)生回復(fù)導(dǎo)致斑點(diǎn)的產(chǎn)生,回復(fù)突變發(fā)生在早期發(fā)育階段，紫斑就比較大; McClintock推測原來的C突變（無色素）是由一個(gè)“可移動的控制因子”引起的，稱解離因子(dissociator，Ds)，它可以插入到C基因中（即轉(zhuǎn)座）。 另一個(gè)可移動的控制因子是激活因子(activator，Ac)，它的存在可激活Ds轉(zhuǎn)座，進(jìn)入C基因或其他基因，也能使Ds從基因中轉(zhuǎn)出，使突變基因產(chǎn)生“回復(fù)突變”，這就是Ac-Ds系統(tǒng),一、 Ac-Ds系統(tǒng),“We are sadly ignorant of the organization of the chromosome and of the possible types of changes in this that may occur to the chromosome as a whole