DNA的重組與轉(zhuǎn)座.ppt

1,第7章 DNA的重組與轉(zhuǎn)座 Section 7 DNA recombination and Transposition,同源重組（homologous recombination) 位點特異性重組( site-specific recombination) 轉(zhuǎn)座作用(transposition) 逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子(retrotransposons),2,同源重組（Homologous recombination）,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(jié)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）,3,Chapter F4 DNA重組 （DNA recombination),chi,Holliday結(jié)構(gòu),4,5,同源重組的酶學(xué)機(jī)制,細(xì)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(fù)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(xì)絲，這些細(xì)絲相互交換并尋找相對的DNA雙螺旋上的相應(yīng)序列，形成Holliday結(jié)構(gòu)。 （4） Holliday的中間體以兩種方式中的一種拆分為兩個DNA雙螺旋。,6,與DNA重組有關(guān)的酶 (Enzyme in the DNA recombination),7,細(xì)菌的同源重組,細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移有四種機(jī)制： 1.接合(Conjugation) 2.轉(zhuǎn)化(Transformation) 3. 轉(zhuǎn)導(dǎo)(Transduction) 4.細(xì)胞融合(Cell Fusion),細(xì)菌可以通過多種途徑進(jìn)行細(xì)胞間基因轉(zhuǎn)移，并通過基因同源重組以適應(yīng)隨時改變的環(huán)境。,8,細(xì)菌的接合作用（Bacterial Conjugation),9,細(xì)菌的遺傳轉(zhuǎn)化(Bacterial genetic transformation),轉(zhuǎn)化Transformation,Competent cell,10,Eletroporation,Gene gun or Particle gun,11,轉(zhuǎn)導(dǎo)(Transduction), bacteriophages,細(xì)菌的細(xì)胞融合(Cell Fusion),12,位點特異性重組Site-specific recombination,位點特異性重組指非同源DNA的特異片斷之間的交換重組，發(fā)生在特殊的位點（重組位點）上，此位點含有短的同源序列，供特異的重組酶和輔因子識別。 特異位點重組的結(jié)果決定于重組位點的方向和位置。如圖：,13,位點特異性重組的例子： 1.噬菌體DNA的整合與切除； 2. 細(xì)菌的特異位點重組；,1.噬菌體DNA的整合與切除： 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）,14,15,2. 細(xì)菌的特異位點重組,特異重組位點14bp,16,沙門氏菌H片段倒位決定鞭毛相轉(zhuǎn)變,17,DNA的轉(zhuǎn)座(DNA Transposition),轉(zhuǎn)座子的概念（Transposon introduction) 轉(zhuǎn)座子的分類 (Transposon types) 轉(zhuǎn)座過程發(fā)生的機(jī)制(The mechanism of Transposition) 轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座的特征(The Character of Transposition) 轉(zhuǎn)座引起的遺傳學(xué)效應(yīng) 真核生物的轉(zhuǎn)座因子(The Transposable element in Eukaryote),18,轉(zhuǎn)座子的概念（Transposon introduction) 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，Barbara McClintock在玉米上發(fā)現(xiàn),19,20,Proffessor Barbara McClintock,1983年,21,Chapter F4 DNA重組 （DNA recombination),轉(zhuǎn)座子的種類 （1） IS (Insertion sequence)元件或插入序列（原核生物）：細(xì)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(jié)構(gòu)特點：含一個轉(zhuǎn)座酶基因，編碼與轉(zhuǎn)座有關(guān)的蛋白質(zhì)；兩側(cè)為短的（20bp）末端反向重復(fù)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,22,23,（2）Tn轉(zhuǎn)座子（復(fù)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(fù)序列； 2）中間含有標(biāo)記基因； 3）轉(zhuǎn)位后，靶位點成為正向重復(fù)序,24,轉(zhuǎn)座過程發(fā)生的機(jī)制(The mechanism of Transposition),根據(jù)轉(zhuǎn)座過程中是否發(fā)生復(fù)制分為復(fù)制型轉(zhuǎn)座和非復(fù)制型轉(zhuǎn)座。,25,非復(fù)制型轉(zhuǎn)座,復(fù)制型轉(zhuǎn)座,26,轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座的特征(The Character of Transposition),轉(zhuǎn)座不依賴recA 轉(zhuǎn)座后靶序列重復(fù) 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(yīng) 活化臨近的沉默基因 區(qū)域性優(yōu)先,27,轉(zhuǎn)座引起的遺傳學(xué)效應(yīng),1.引起插入突變 2.在插入位置染色體DNA重排而出現(xiàn)新基因 3.影響插入鄰近基因的表達(dá)，使宿主表型改變 4.轉(zhuǎn)座子插入染色體后引起兩側(cè)染色體畸形,28,真核生物的轉(zhuǎn)座因子(The Transposable element in Eukaryote),玉米的控制元件 Ac-Ds轉(zhuǎn)座系統(tǒng)(activator-dissociation system) Ac(4563bp)是自主控制因子，或稱激活因子。 Ds是非自主因子，又稱解離因子。,29,30,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(cè)為長末端重復(fù)序列（LTR），插入過程為DNA 反轉(zhuǎn)錄RNA DNA雙螺旋中 插入其他地方,31,思考題： （1）簡述DNA重組的類型及特點？與DNA重組有關(guān)的酶主要有哪些？ （2）用簡圖畫出DNA同源重組的Holliday模型。 （3）細(xì)菌 基因轉(zhuǎn)移的主要途徑有哪些