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(dǎo)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(jìn)展單鏈或雙

2、鏈片段的交換。 一、同源重組重組機(jī)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(xué)說copy choice Belling J.首先提出的，1933年他又撤回了 這一假設(shè)。四 .1948年Hershey提出模板選擇學(xué)說斷裂重接模型和模板選擇復(fù)制模型的否認(rèn)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(fù)制模型存在的問題： (1) 違背了半保管復(fù)制； (2) DNA復(fù)制應(yīng)在S期，重組應(yīng)在偶線期， 不應(yīng)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(guān)以E.coli的同源重組為例，了解同源重組機(jī)制的H

4、olliday模型。Holliday 模型Holliday模型中，同源重組主要4個關(guān)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(yīng)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(fù)，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?jǐn)_(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(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移與重組一接協(xié)作用當(dāng)細(xì)胞與細(xì)胞、或細(xì)菌經(jīng)過菌毛相互接觸時，質(zhì)粒DNA從

6、一個細(xì)胞細(xì)菌轉(zhuǎn)移至另一細(xì)胞細(xì)菌的DNA轉(zhuǎn)移稱為接協(xié)作用(conjugation)。可接合質(zhì)粒如 F 因子(F factor) 質(zhì)粒 細(xì)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(yīng)外源DNA，使細(xì)胞或培育的受體細(xì)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(xì)菌攝取。目 錄三轉(zhuǎn)導(dǎo)作用當(dāng)病毒從被感染的供體細(xì)胞釋放出來、再次感染另一供體細(xì)胞時，發(fā)生在供體細(xì)胞與受體細(xì)胞之間的DNA轉(zhuǎn)移及基因重組即為轉(zhuǎn)導(dǎo)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(xì)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(fù)序列(long terminal repeat, LTR)。 例二細(xì)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(fù)序列，它們之間的H

8、片段可在Hin控制下進(jìn)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(dá)，另一正向時驅(qū)動H2和rH1基因表達(dá)，反向(倒位)時H2和rH1不表達(dá)。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(dú)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(fù)、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(dǎo)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(xué)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(fù)(inverted repeats, IR)序列特有的正向反復(fù)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(fù)制性轉(zhuǎn)座(duplicative tran