基因重組ppt課件

1、基因重組與轉(zhuǎn)座遺傳第十二章本章要求第一節(jié) DNA的重組 DNA重組接協(xié)作用 (conjugation)轉(zhuǎn)化作用 (transformation)轉(zhuǎn)導作用 (transduction)轉(zhuǎn) 座 (transposition)同源重組 (homologous recombination)位點特異的重組(site-specific recombination)第 一 節(jié)DNA的重組 DNA Recombination發(fā)生在同源序列間的重組稱為同源重組(homologous recombination)，又稱根本重組。是最根本的DNA重組方式，經(jīng)過鏈的斷裂和再銜接，在兩個DNA分子同源序列間進展單鏈或雙

2、鏈片段的交換。 一、同源重組重組機制 一.交叉實際chiasmatatype hypothesis 1909年Janssens并提出了交叉型實際二.斷裂和重接模型 1937年Darlington提出三.模板選擇學說copy choice Belling J.首先提出的，1933年他又撤回了 這一假設。四 .1948年Hershey提出模板選擇學說斷裂重接模型和模板選擇復制模型的否認斷裂重接模型不能解釋基因轉(zhuǎn)變和極化子景象模板選擇復制模型存在的問題： (1) 違背了半保管復制； (2) DNA復制應在S期，重組應在偶線期， 不應同時發(fā)生。 (3)不能解釋3線和4線交換。1930年Winkler把

3、真菌中不規(guī)那么分別景象解釋為基因轉(zhuǎn)變conversionLindegren,C.C1949報道了酵母有規(guī)律的異離常分別景象：交配型Aa的雜交中，有些子囊所含的孢子為3A+1a，也稱為基因轉(zhuǎn)變。50年代中期Mitchell,M. B. 異常分別不是由于整個染色體的異常行為，而是由于特定位點的“基因轉(zhuǎn)變所致，即屬于基因內(nèi)重組。Olive, E1-Ani和Kitani等在糞殼菌(Sodaria fimicola)中也發(fā)現(xiàn)了異常分別。以為這種異常分別是有絲分裂的產(chǎn)物，稱為減數(shù)后分別(postmeiotic segreation)基因轉(zhuǎn)變-與遺傳重組有關以E.coli的同源重組為例，了解同源重組機制的H

4、olliday模型。Holliday 模型Holliday模型中，同源重組主要4個關鍵步驟 兩個同源染色體DNA陳列整齊一個DNA的一條鏈斷裂、并與另一個DNA對應的鏈銜接，構(gòu)成Holliday中間體經(jīng)過分支挪動產(chǎn)生異源雙鏈DNAHolliday中間體切開并修復，構(gòu)成兩個雙鏈重組體DNA，分別為：片段重組體(patch recombinant)拼接重組體(splice recombinant) 內(nèi)切酶 (recBCD)DNA侵擾(recA)分支遷移 (recA) 內(nèi)切酶(recBCD) DNA 銜接酶535353535353535353535353535333535335535353Holid

5、ay中間體53535353目 錄片段重組體 見模型圖左邊產(chǎn)物： 切開的鏈與原來斷裂的是同一條鏈，重組體含有一段異源雙鏈區(qū)，其兩側(cè)來自同一親本DNA。拼接重組體見模型圖右邊產(chǎn)物： 切開的鏈并非原來斷裂的鏈，重組體異源雙鏈區(qū)的兩側(cè)來自不同親本DNA。 Holiday中間體535353535355533355553333555533335555333355553333內(nèi)切酶(ruvC)內(nèi)切酶(ruvC) DNA銜接酶 DNA銜接酶片段重組體拼接重組體目 錄Holiday模型闡明了遺傳重組過程,也闡明了基因轉(zhuǎn)變的景象二、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組一接協(xié)作用當細胞與細胞、或細菌經(jīng)過菌毛相互接觸時，質(zhì)粒DNA從

6、一個細胞細菌轉(zhuǎn)移至另一細胞細菌的DNA轉(zhuǎn)移稱為接協(xié)作用(conjugation)?？山雍腺|(zhì)粒如 F 因子(F factor) 質(zhì)粒 細菌染色體外的小型環(huán)狀雙鏈DNA分子二轉(zhuǎn)化作用經(jīng)過自動獲取或人為地供應外源DNA，使細胞或培育的受體細胞獲得新的遺傳表型，稱為轉(zhuǎn)化作用 (transformation)。 例：溶菌時，裂解的DNA片段被另一細菌攝取。目 錄三轉(zhuǎn)導作用當病毒從被感染的供體細胞釋放出來、再次感染另一供體細胞時，發(fā)生在供體細胞與受體細胞之間的DNA轉(zhuǎn)移及基因重組即為轉(zhuǎn)導作用(transduction)。噬菌體的生活史溶菌生長途徑(lysis pathway)溶源菌生長途徑(lysogen

7、ic pathway)例目 錄目 錄三、位點特異重組位點特異重組(site-specific recombination) 是由整合酶催化，在兩個DNA序列的特異位點間發(fā)生的整合。一在aat位點的整合二倒位重組 沙門氏細菌Salmonella的相轉(zhuǎn)變 Mu噬菌體G片段的倒位三.免疫球蛋白基因的重排例一噬菌體DNA的整合噬菌體的整合酶識別噬菌體和宿主染色體的特異靶位點發(fā)生選擇性整合；反轉(zhuǎn)錄病毒整合酶可特異地識別、整合反轉(zhuǎn)錄病毒cDNA的長末端反復序列(long terminal repeat, LTR)。 例二細菌的特異位點重組沙門氏菌H片段倒位決議鞭毛相轉(zhuǎn)變 hix為反向反復序列，它們之間的H

8、片段可在Hin控制下進展特異位點重組(倒位)。H片段上有兩個啟動子P，其一驅(qū)動hin基因表達，另一正向時驅(qū)動H2和rH1基因表達，反向(倒位)時H2和rH1不表達。rH1為H1的阻遏蛋白基因。 H2鞭毛素 阻遏蛋白Hin重組酶轉(zhuǎn)位片段hinH2IH1 H1鞭毛素hinH2IDNA啟動序列H1啟動序列沙門氏菌H片段倒位決議鞭毛相轉(zhuǎn)變例三免疫球蛋白基因的重排免疫球蛋白(Ig)，由兩條輕鏈(L鏈)和兩條重鏈(H鏈)組成，分別由三個獨立的基因族編碼，其中兩個編碼輕鏈(和)，一個編碼重鏈。 輕鏈的基因片段：重鏈的基因片段：L V J C L V D J C 重鏈(IgH)基因的V-D-J重排和輕鏈(Ig

9、L)基因的V-J重排均發(fā)生在特異位點上。在V片段的下游，J片段的上游以及D片段的兩側(cè)均存在保守的重組信號序列(recombination signal sequence, RSS)。此重排的重組酶基因rag (recombination activating gene)共有兩個，分別產(chǎn)生蛋白質(zhì)RAG1和RAG2。 CACAGTG(12/23)ACAAAAACCGTGTCCAC TGTTTTTGG重組信號序列基因片段V片段J片段RSSRSS間插DNAOHOHVJ單鏈切開RAG1RAG2分子內(nèi)轉(zhuǎn)酯反響單鏈切開轉(zhuǎn)移核苷酸修復、銜接免疫球蛋白基因重排過程目 錄四、轉(zhuǎn)座重組由插入序列和轉(zhuǎn)座子介導的基因移位或重排稱為轉(zhuǎn)座(transposition)。由McClintock1956在玉米上首先發(fā)現(xiàn)遺傳學開展史上的重要里程碑之一。轉(zhuǎn)座子可在染色體組內(nèi)挪動，從一個位點切除，插入到一個新的位點,引起基因的突變或染色體重組。插入序列(insertion sequences, IS)組成：二個分別的反向反復(inverted repeats, IR)序列特有的正向反復序列 一個轉(zhuǎn)座酶transposase)編碼基因 IRTransposase GeneIR發(fā)生方式：保守性轉(zhuǎn)座(conservative transposition)復制性轉(zhuǎn)座(duplicative tran