《基因組學(xué)》第06章 基因組解剖

基因組解剖1)基因組的結(jié)構(gòu)成分2)基因組的順序組成3)編碼順序蛋白質(zhì)基因

RNA基因4)原核生物基因組5)細胞器基因組6)非編碼順序

DNA轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)座子基因組的結(jié)構(gòu)成分1)SAR和MAR2)CpG島3)等高線4)富基因區(qū)5)“沙漠區(qū)”或貧基因區(qū)SAR和MARSAR:Scaffoldattehmentregion,與染色體骨架蛋白結(jié)合的染色體的DNA順序.MAR:matrixarrechmentregion,與細胞核基質(zhì)蛋白成分結(jié)合的染色體DNA順序.MAR的

分

離MAR和SAR的特征1)當(dāng)用交聯(lián)劑如EtB處理提取的真核細胞核時,部分解旋的DNA可從細胞核中突出形成25-600kb長的環(huán)突.2)這些環(huán)突的DNA基部與細胞核基質(zhì)緊密結(jié)合,將染色體DNA分成相對獨立的結(jié)構(gòu)區(qū)域.3)與細胞核基質(zhì)結(jié)合的DNA順序(基質(zhì)附著區(qū),MAR)含有較高比例的AT,約占總DNA的10%.4)拓撲酶II可與MAR結(jié)合,因此推測MAR成分與DNA復(fù)制有關(guān).5)SAR可用二碘水揚酸鋁分離,MAR則用高鹽NaCl溶液分離.6)MAR或SAR之間的距離平均為30kb,染色體DNA環(huán)突長約25-600kb,因此并非所有MAR或SAR均與基質(zhì)或骨架結(jié)合.或這說MAR(或SAR)與基質(zhì)或骨架結(jié)合的位置是動態(tài)的,不固定的.SAR和MAR的應(yīng)用由于發(fā)現(xiàn)許多功能基因的兩側(cè)含有SAR或MAR的結(jié)構(gòu),并證實SAR和MAR具有阻止異染色質(zhì)位置效應(yīng)和隔離相鄰基因彼此干擾的功能,因此為了提高轉(zhuǎn)基因的表達水平,在構(gòu)建表達載體時可在基因兩側(cè)安裝SAR或MAR順序,以減少轉(zhuǎn)基因沉默效應(yīng).什么是CpG島

滿足CpG島的條件為:1.連續(xù)200bp的DNA順序(已修改為500bp);2.C+G含量大于50%(已修改為55%);3.觀測到的CpG雙堿基數(shù)目與預(yù)期的數(shù)目之比大于0.6(已修改為0.65).

(Gardiner-Garden,J.Mol.Bio.,196:261,1987;ProcNatlAcadSciUSA99:3740-3745,2002)CpG島的一般特點1)主要在脊椎動物中發(fā)現(xiàn),其它種屬基因組中也有CpG島,但特征不明顯.2)絕大多數(shù)CpG島中很少出現(xiàn)胞嘧啶甲基化,因此被認為是基因轉(zhuǎn)錄活躍區(qū).3)CpG島主要分布在基因的啟動子區(qū)和第一個外顯子區(qū).4)絕大多數(shù)管家基因(housekeepinggene)含有CpG島,是尋找基因的一個指標(biāo).CpG島的分布

脊椎動物中CpG

島的分布有如下特點:1.主要分布在基因的5’端和第1個外顯子區(qū).2.人類中

40%的管家基因的5‘端均含CpG島.3.雙堿基-CpG-具回文結(jié)構(gòu),是甲基化酶作用的位點,可在回文對稱的兩個胞嘧啶5位碳原子上進行甲基化.在CpG島中-CpG-雙堿基均無甲基化.人類基因組CpG島的組成為何會產(chǎn)生CpG島?1)由于細胞內(nèi)胞嘧啶甲基化與脫氨基事件常常發(fā)生,導(dǎo)致復(fù)制時的C→A錯配.在下一輪復(fù)制時原來的胞嘧啶(C)位置由胸腺嘧啶(T)取代,即發(fā)生堿基代換.因此基因組DNA順序進化的總趨勢是A/T比例增加.2)“基因轉(zhuǎn)換”,即DNA復(fù)制時以同源DNA單鏈為模板進行復(fù)制,使子代DNA出現(xiàn)高G/C比的轉(zhuǎn)換.3)管家基因?qū)ι锏拇婊顦O其重要,啟動子區(qū)是基因調(diào)控的主要成分,因此很少發(fā)生可遺傳的C→A的突變,保留了較平均值更高的G/C比.植物基因組中的CpG島1)植物基因組,主要是小型基因組(水稻和擬南芥)含有類似脊椎動物基因組中的CpG島.2)水稻和擬南芥CpG島的分布密度分別為4.7kb和4.0kb.3)水稻和擬南芥CpG島的分布覆蓋了整個基因,并非如脊椎動物那樣局限于基因5’端.4)植物除-CpG-可被甲基化外,-CpNpG-回文結(jié)構(gòu)的胞嘧啶也可甲基化.5)植物中-CpG-在CpG島中的比例在75-80%,與脊椎動物類似,單子葉高于雙子葉.

引自:Ashikawa,PlantJournal26:217,2001.水稻編碼基因C/G比例非均一分布水稻基因的CG含量呈現(xiàn)由5‘向3’逐漸降低的分布態(tài)勢,這種特征與人的肩膀類似,故稱溜肩形(shoulder).基因組順序組成的等高線

(isochore)特點1)等高線(isochore)系指基因組中具有較均一的相似比例堿基組成的連續(xù)的DNA順序.2)脊椎動物基因組中等高線DNA順序具有相嵌分布的特征.3)高GC比例區(qū)總是分布在基因密集區(qū)或常染色質(zhì)區(qū),高AT比例區(qū)大多數(shù)分布在異染色質(zhì)區(qū)或貧基因區(qū).4)梯度密度離心可將不同堿基比例的具有均一性組成的DNA順序分離.

基因組等高線—堿基的非均一分布CpG島與等高線的進化基因組的順序組成1)編碼順序

2)非編碼順序

3)重復(fù)順序

4)單一順序人類基因組概貌人類基因的一般結(jié)構(gòu)1)theaveragehumangenecontains4exons

totaling1,350basepairs(cDNA)andthusencodesanaverageproteinof450aminoacids.2)Thedensityofgenesonthedifferentchromosomesvariesfrom

基因密度最高:染色體19,平均每Mb為23個基因,43kb/基因

基因密度最低:染色體13,平均每Mb為5個基因,200kb/基因

最大的基因-Tintin(肌聯(lián)蛋白)基因titin

基因的外顯子數(shù)Celera報道為234,

人類基因組計劃組織報道為178,編碼27000個氨基酸.Titin基因全長約3000kb,約占人類基因組總長的0.1%.外顯子最多的基因-Dystrophin1)Dystrophin(肌營養(yǎng)不良蛋白)withits79exonsspreadover2000kb,約占人類基因組0.1%..2)Duchennemusculardystrophy(DMD)perhapsitsgreatsizemakesthisgenesosusceptibletopartialdeletions.Ifthesecauseachangeinthereadingframe,nodystrophinissynthesizedandDMD,averysevereformofthedisease.3)Beckermusculardystrophy(BMD).Ifthedeletionsimplyremovescertainexons,ashortenedproteinresultsthatproducesBMD,amilderformofthedisease.4)ThegenefordystrophinisontheXchromosome,sothesetwodiseasesstrikemalesinatypicalX-linkedpatternofinheritance.該遺傳病在男性中非常突出.無脊椎動物中沒有的人類基因1.antibodiesandTcellreceptorsforantigen(TCRs).2.thetransplantationantigensofthemajorhistocompatibilitycomplex(HLA,theMHCofhumans),cell-signalingmoleculesincludingthemanytypesofcytokines.3.themoleculesthatparticipateinbloodclotting(凝血).4.mediatorsofapoptosis.AlthoughtheseproteinsoccurinDrosophilaandC.elegans,wehaveamuchricherassortmentofthem.人類中更為豐富.基因在染色體上的分布—酵母

染色體長度基因密度染色體長度基因密度-----------------------------------------------------------------------------------------------------I230kb

1102kbIX4402312kbII813kb4222kbX7453872kbIII315kb1722kbXI6673342kbIV1532kb8122kbXII10785472kbV577kb2912kbXIII9244872kbVI270kb1352kbXIV7844212kbVII1091kb5722kbXV10915692kbVIII563kb5882kbXVI9484972kb-----------------------------------------------------------------------------------------------------注:染色體IV和XII中重復(fù)順序未包括在內(nèi).

酵母最小染色體酵母最小染色體為VI,長270kb,含135個基因.據(jù)分析,為了保持最低限度的染色體長度,VI號染色體填充了許多非必需順序.基因在染色體上的分布—線蟲染色體大小(Mb)蛋白質(zhì)基因基因密度-------------------------------------------------------------113.8628031/4.9kb214.7232591/4.6kb312.7725081/5.1kb416.1430941/5.1kb520.8240821/4.3kbX17.2226311/6.5kb-------------------------------------------------------------Total95.53191411/5.0kb

基因在染色體上的分布—擬南芥

染色體長度(Mb)基因(ORF)密度---------------------------------------------------------129.165431/4.0kb219.740361/4.9kb323.252201/4.5kb417.538251/4.6kb526.058741/4.4kb---------------------------------------------------------Total120250001/4.5kb基因在染色體上的分布—人類染色體長度(Mb)基因數(shù)密度染色體長度(Mb)基因數(shù)密度------------------------------------------------------------------------------------------------------1220245316/Mb139958210/Mb2240181612/Mb148787314/Mb3200161112/Mb158080415/Mb4186114510/Mb167599519/Mb5172136611/Mb1778121019/Mb6172146713/Mb187947210/Mb7146121912/Mb1958140929/Mb814694011/Mb206169716/Mb9113101813/Mb21

3328613/Mb10130102712/Mb223664123/Mb11132158616/MbX12899211/Mb12134134214/MbY1910411/MbNA75328(未確定染色體位置)平均密度:1/71kb-----------------------------------------------------------------------------------------------------

染色體結(jié)構(gòu)與重組率

1)短臂交換率大于長臂

2)近端粒區(qū)交換率大于內(nèi)部區(qū)域

3)富基因區(qū)大于貧基因區(qū)

4)存在重組熱點

5)女性染色體交換率大于男性

6)染色體交換的位置大多分布在啟動子區(qū)基因組的基因構(gòu)成1)編碼蛋白質(zhì)基因

2)編碼RNA基因

3)編碼miRNA的順序(基因?)

幾乎所有RNA編碼基因都是多拷貝動物種屬專一性基因非常之少1)老鼠基因組注釋結(jié)果揭示,嚙齒類基因中只有1%為種屬專一性基因.2)原來以果蠅作為參照,認為在脊椎動物中存在許多脊椎動物種屬的基因,現(xiàn)在在珊瑚蟲基因組中已找到許多曾被認為是脊椎動物種屬專一性的基因.因此真正屬于脊椎動物的基因數(shù)比預(yù)期的少很多.五種真核生物蛋白質(zhì)基因比較

人類果蠅線人蟲酵母擬南芥----------------------------------------------------------------------------------------------鑒定的基因數(shù)~32000**1333818266614425706蛋白質(zhì)域家族數(shù)目1262103510148511010不同蛋白質(zhì)域數(shù)目169510361018310—1-1-1-1百分比1.404.203.109.20—信號順序百分比20202411—膜蛋白百分比20252815—重復(fù)百分比101195—扭曲螺旋百分比1113109—

非編碼RNA基因非編碼RNA基因包括:rRNA基因

tRNA基因

snRNA基因:小分子細胞核RNA基因涉及前體mRNA剪接

snoRNA基因:與rRNA剪接和修飾有關(guān)

scRNA基因:小分子細胞質(zhì)RNA基因

7SRNA,與核糖體轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上有關(guān)

miRNA:干擾基因表達,X染色體失活人類基因組RNA編碼基因人類基因組草圖順序含有大多數(shù)已知的非編碼RNA基因:1)rRNA（18S，5.8S，28S和5S）2)tRNA基因共48種，可解讀61個氨基酸密碼3)10種snRNA:U1，U2，U4，U4atac，U5，U6，U6atac，U7，U11和U124)7SLRNA，端粒酶RNA，7SKRNA，XistRNA等5)真核生物rRNA在合成之后要進行廣泛的修飾，主要由小分子核仁RNA（smallnucleolarRNA，snoRNA）指令修飾的位置。人類基因組草圖順序中發(fā)現(xiàn)69個C/D盒

snoRNA基因，15個H/ACAsnoRNA基因。5)miRNA:參與廣泛的個體發(fā)育與基因調(diào)控,miRNA來自

mRNA前體,但不編碼蛋白質(zhì).人類基因組還有哪些是未知的?1)不論是InternationalHumanGenomeSequencingConsortium(IHGSC)還是CeleraGenomics都未能獲得全部的人類基因組順序,

已測序的部分約占總DNA的90%.2)2001年的草圖順序連續(xù)DNA的長度為85kb,15

萬個間隙.2003年連續(xù)DNA長度達到38.5Mb,

間隙減至341個.4)目前仍然不知道人類基因組編碼蛋白質(zhì)基因的

精確數(shù)字,推測在24000左右.人類基因組順序分析后的新發(fā)現(xiàn)1)已經(jīng)確定了人類細胞存在編碼蛋白質(zhì)基因19599個,另外還鑒定了2188個編碼蛋白質(zhì)的基因片段.2)人類基因組中存在許多幾乎完全相同的重復(fù)區(qū)段,它們至少分布在兩個不同的區(qū)域.有很多與人類遺傳病有關(guān).Y染色體約25%的區(qū)段重復(fù),主要集中在中間和端部.人類基因組在過去的400萬年中發(fā)生了迅速的功能創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)改變.3)人類基因組重復(fù)區(qū)占5.3%,大鼠為3%,老鼠為1-2%.4)人類與嚙齒類自7500萬年前分開后,通過重復(fù)產(chǎn)生了約1000

新基因,大多與免疫,嗅覺和生殖有關(guān).如懷孕專一性β-1糖蛋白與人類的孕期延長有關(guān).人類嗅覺基因遠少于嚙齒類.5)從完成順序中鑒定了因點突變而失去功能的33個假基因,但其中5個同源基因在黑猩猩中仍然有功能,沒有突變.擬南芥基因的組成及其比例擬南芥蛋白質(zhì)基因的類別與數(shù)目

擬南芥蛋白質(zhì)組的功能分類

---------------------------------------------------------------

功能類別成員數(shù)百分比（%）

---------------------------------------------------------------

細胞新陳代謝400922.5

轉(zhuǎn)錄301816.9

保護205511.5

信號傳導(dǎo)185510.4

生長207911.7

蛋白質(zhì)命運17669.9

細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運14728.3

轉(zhuǎn)運8494.8

蛋白質(zhì)合成7304.1-----------------------------------------------------------------

合計17833100.00幾種真核類生物轉(zhuǎn)錄因子數(shù)目比較

當(dāng)比較擬南芥基因組與已測序的動物及人類基因組的轉(zhuǎn)錄因子基因組成時有一個意外的發(fā)現(xiàn)，與預(yù)期的相比，擬南芥轉(zhuǎn)錄因子基因的數(shù)目（1500）遠高于線蟲（500）與果蠅（700），略底于人類（2000）。從結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性觀測，擬南芥應(yīng)比果蠅簡單，為何前者的轉(zhuǎn)錄因子數(shù)量多于后者，這與植物具有復(fù)雜的次生代謝產(chǎn)物有關(guān)。由于不能通過運動主動躲避環(huán)境的壓力和侵害，植物只能發(fā)展豐富的次生代謝產(chǎn)物來適應(yīng)所遭遇的生存環(huán)境。植物次生代謝產(chǎn)物的種類約50000種，基因組中約25%的基因涉及次生代謝，其中包括相當(dāng)數(shù)量的轉(zhuǎn)錄因子。擬南芥3種基因組比較擬南芥基因組RNA編碼基因

擬南芥基因組中共有41個編碼tRNA的基因家族，它們譯讀61個密碼子。5個與mRNA加工有關(guān)的snRNA（U1，U2，U4，U5，U6）基因均已通過實驗鑒定，其拷貝數(shù)在10-16個之間。擬南芥基因組中僅有C/D盒snoRNA家族，共36個成員，但缺少H/ACA盒snoRNA家族。葉綠體基因組的進化細胞器基因的轉(zhuǎn)移與進化1)細胞器基因轉(zhuǎn)移到細胞核基因組中是一個至今仍在持續(xù)發(fā)生的現(xiàn)象.2)細胞器基因轉(zhuǎn)移到細胞核之后,必需獲得一段轉(zhuǎn)移信號肽的順序才能使其編碼的蛋白質(zhì)再進入細胞器.3)在這一過程中會發(fā)生兩種事件:由于未能獲得轉(zhuǎn)移肽順序,細胞核中來自細胞器編碼的基因最終被丟失或突變,原來的細胞器基因拷貝仍然保留;

當(dāng)細胞核中線粒體基因獲得轉(zhuǎn)移肽順序后,留在細胞器中的拷貝就失去存在的意義,將發(fā)生丟失或突變成為假基因.谷類作物Mtrps19基因的命運谷類作物線粒體rps19基因的命運高等植物線粒體基因組的結(jié)構(gòu)特點1)非均一性:線性和環(huán)狀亞基因組DNA共存.2)拷貝數(shù)變化:同一細胞不同亞基因組DNA的拷貝數(shù)并不相同.3)不同種屬之間線粒體基因組大小變化很大,在120–2500kb之間.4)動態(tài)變化:不同發(fā)育時期,每個細胞線粒體基因組的拷貝數(shù)不是恒定的.5)分子內(nèi)重組:高等植物線粒體基因組中含有大量短序列正向或反向重復(fù)順序,它們之間的重組導(dǎo)致大量的DNA順序重排,是MtDNA頻繁突變的主要原因.玉米線粒體基因組

線粒體基因組多態(tài)性在世代之間的急劇變化線粒體基因組為多拷貝，但其遺傳行為卻表現(xiàn)為單一基因型。CreeLM等采用線粒體DNA拷貝數(shù)定量檢測技術(shù)發(fā)現(xiàn)，人類線粒體基因組等位型多態(tài)性頻率在世代之間急劇變化的現(xiàn)象與線粒體遺傳瓶頸（mitochondrialgeneticbottleneck）有關(guān)。在精卵受精后發(fā)育的胚胎在植入子宮前后一段時間，胚胎細胞在胞質(zhì)分裂時異質(zhì)性線粒體分配到子細胞中的數(shù)目急劇減少。這一過程導(dǎo)致子細胞中線粒體DNA群體的快速同質(zhì)化，使突變型便于暴露并在隨后的排除事件中丟失，從而達到純化“健康”線粒體的目的。NatureGenetics40:249,2008高等植物葉綠體基因組特點1)結(jié)構(gòu)緊湊,基因之間排列緊密,很少非編碼順序.2)不同種屬之間葉綠體基因組大小比較恒定,約在120kb左右.3)

動態(tài)變化:不同發(fā)育時期,每個細胞葉綠體基因組的拷貝數(shù)不是恒定的.4)葉綠體基因組內(nèi)很少短序列重復(fù)順序.

有兩段很長的反向重復(fù)順序,這種結(jié)構(gòu)可有效地阻止葉綠體環(huán)狀DNA的分子內(nèi)重組.水稻葉綠體基因組

植物葉綠體基因組比較大腸桿菌染色體大腸桿菌染色體的包裝模型

真細菌操縱子的典型結(jié)構(gòu)

大腸桿菌基因組中的操縱子1)大腸桿菌基因組總共有2584個操縱子.

約73%操縱子只含一個基因,16.6%含2個基因,4.6%含3個基因,6%含4個及以上基因.2)約55%的蛋白質(zhì)基因轉(zhuǎn)錄方向與復(fù)制叉方向一致.

古細菌與真細菌操縱子比較固氮菌中存在Megabase大質(zhì)?；魜y弧菌基因組的組成阿米巴核質(zhì)巨大病毒基因組1.一種寄生在水生阿米巴細胞中的巨型病毒Mimivirus

(nucleocytoplasmiclargeDNAvirus)從英國一家醫(yī)院的冷卻塔的水中分離獲得,大小為400納米.這種巨型病毒2003年在研究軍團病也中發(fā)現(xiàn).(注:軍團病,Legionnairesdisease,是嗜肺軍團桿菌所致的急性呼吸道傳染病。1976年美國費城召開退伍軍人大會時暴發(fā)流行而得名).2.2004年Mimivirus病毒基因組完成測序,DNA長1181kb,是已知的最大的病毒基因組,含1262個注釋蛋白質(zhì),有10%與已知功能蛋白質(zhì)相似.3.Mimivirus含有蛋白質(zhì)翻譯的關(guān)鍵成分,也編碼氨酰tRNA合成酶,翻譯延伸因子EF-TU,I和II型拓撲酶,以及DNA修復(fù)蛋白質(zhì).4.巨型病毒具有30多個一般病毒中沒有的基因,該病毒起源于

33億年前，即地球原始生命分化成古細菌、細菌與真核生物三大類時.這種病毒可能代表了一類新的與細菌、真菌和典型病毒不同的微生物.

見:Science306:1344-1350,2004.Mimivirus的進化地位目前已知的結(jié)構(gòu)最完美的基因組1)一種生活在海洋表層水體中的浮游細菌P.ubique(SAR11)的基因組已經(jīng)完成其測序,這是目前已知的結(jié)構(gòu)最緊湊,基因組成最合理,最經(jīng)濟有效的游離生物基因組.這種合理的結(jié)構(gòu)模式是細菌為了適應(yīng)貧營養(yǎng)化的海水生存條件而被自然選擇的結(jié)果.2)浮游細菌SAR11于1990年發(fā)現(xiàn).SAR11是一個龐大的細菌群體，如果將它們的重量加在一起將超過世界上海洋里所有魚類的重量.對與SAR11相似的細胞的實際數(shù)量所做的檢測與分析表明，它們約占大西洋表層水域中微生物群體的一半。從全球來看，海洋中的SAR11細胞的數(shù)量超過2×1028.游離單細胞生物中基因組最小的生物P.ubique基因組組成1.P.ubique基因組全長1308759bp,含1354個蛋白質(zhì)基因,35個RNA基因.2.P.ubique基因組缺少假基因、內(nèi)含子、轉(zhuǎn)座子、染色體外遺傳成分（extrachromosomal

elements）、內(nèi)含肽

(翻譯后被切除的多肽),極少平行基因,很少基因間順序,沒有噬菌體基因及最近重復(fù)的基因.3.P.ubique基因組含有最簡單的獨立生存細胞所必需的基因,有不少負責(zé)從環(huán)境中吸收有機物的蛋白質(zhì)編碼基因.4.細胞分裂速率為每天0.40-0.58次,生長比較緩慢..5.P.ubique基因組的GC含量為29.7%,這是為了適應(yīng)海洋環(huán)境中氮素缺乏的特點.6.P.ubique基因組及其基因的組成都是為了適應(yīng)海洋生存環(huán)境中營養(yǎng)非常缺少的狀態(tài).

線蟲操縱子的組成1)線蟲基因組約含900操縱子,15%的基因(2600個)位于操縱子中.每個操縱子平均含2.6個基因.2)已知線蟲最大的操縱子含8個基因.3)線蟲操縱子主要位于常染色體低重組區(qū),X染色體和染色體端部很少操縱子.被RNAi干擾的基因也大多位于這些區(qū)域.4)操縱子基因之間的間距約100bp,比細菌的長,主要便于反式剪接因子的結(jié)合.5)線蟲操縱子中的基因類型不是隨機的,大多數(shù)操縱子基因主要涉及基礎(chǔ)性和普遍性的生物學(xué)功能,很少包括組織專一性表達及調(diào)控的基因.線蟲操縱子線蟲操縱子的結(jié)構(gòu)與分布錐蟲(磕睡蟲)的多順反子結(jié)構(gòu)基因1)錐蟲(Trypanosomatidae)基因組中絕大多數(shù)基因均以順反子結(jié)構(gòu)排列,因此基因組中只有極少數(shù)的啟動子(已知的如VSG基因,rRNA基因,tubulin基因和PARP基因).2)錐蟲所有編碼mRNA的基因均以反式剪接方式加工,因此每個順反子加工后5’-端均有一段被加上的39nt的反式剪接引導(dǎo)順序,它們來自一個100nt的SL(splicingleader)mRNA前體.3)SL基因以頭尾串接方式重復(fù)排列.注:反式剪接的機制見第8章,RNA的加工.基因組轉(zhuǎn)座子1)DNA轉(zhuǎn)座子

2)逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子原核生物中的DNA轉(zhuǎn)座子

真核生物轉(zhuǎn)座子1)植物基因組DNA轉(zhuǎn)座子2)果蠅基因組DNA轉(zhuǎn)座子3)人類基因組DNA轉(zhuǎn)座子4)逆轉(zhuǎn)座子

植物基因組中存在許多DNA轉(zhuǎn)座子家族

1)玉米:Ac-Ds系統(tǒng),Spm-系統(tǒng),Mu-系統(tǒng)2)水稻:Tos17家族,在組培條件下該轉(zhuǎn)座子可活化.3)擬南芥:Basho,Pong,MULEs,hAT等家族,4)所有DNA轉(zhuǎn)座子均有反向重復(fù)順序邊界,切離轉(zhuǎn)座到新的位置后,在原位均留下一個插入足跡順序.5)絕大多數(shù)現(xiàn)存的植物和低等生物(如果蠅)DNA

轉(zhuǎn)座子仍然保留著活性,它們是基因組進化的主要驅(qū)動力之一.油菜基因組DNA轉(zhuǎn)座子的含量為6%.脊椎動物基因組很少最近起源的DNA

轉(zhuǎn)座子.

果蠅P因子轉(zhuǎn)座子

P因子與雜種劣勢雌果蠅細胞質(zhì)中的66kD抑制因子可以遺傳數(shù)代,隨著代數(shù)增加細胞質(zhì)抑制因子含量減少而失去抑制效應(yīng).果蠅P轉(zhuǎn)座子是重要的遺傳學(xué)研究工具P-因子表達載體在反求遺傳學(xué)中有廣泛的應(yīng)用,可用于增強子捕獲,功能基因打靶.見:NatureReviewGenetics3:189-198,2002人類基因組DNA轉(zhuǎn)座子

人類基因組中并不存在最近起源的DNA轉(zhuǎn)座子.具邊界順序逆轉(zhuǎn)錄病毒

的整合逆轉(zhuǎn)錄病度插入到新的基因組位置是以雙鏈cDNA的形式進行重組整合的.缺少邊界順序的逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的整合缺少邊界順序的逆轉(zhuǎn)座子插入到新的基因組位置是以單鏈cDNA的形式進行整合的.

逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的類型與結(jié)構(gòu)酵母Ty1轉(zhuǎn)座子—I型逆轉(zhuǎn)座子酵母Ty逆轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座驗證1)構(gòu)建兩個酵母質(zhì)粒載體:一個在Ty內(nèi)部插入酵母基因的兩個外顯子,其間有一個內(nèi)含子,并在Ty上游裝上gal誘導(dǎo)啟動子.另一個質(zhì)粒載體含無啟動子的His合成酶基因.2)將上述兩個質(zhì)粒共轉(zhuǎn)化酵母突變型細胞His－,在篩選培養(yǎng)基上獲得野生型His＋,說明Ty插入到His－基因的上游提供了促使His基因表達的啟動子.此外,檢測到兩個外顯子中的內(nèi)含子已除去,證實發(fā)生了前體mRNA剪接事件,表明Ty的插入是以cDNA為媒介的.逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的類型比較植物基因組中的逆轉(zhuǎn)座子1)目前為止高等植物中尚未發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄病毒.2)高等植物,包括單子葉和雙子葉植物基因組均含有I類逆轉(zhuǎn)座子(LTR類),但缺少II類(由mRNA反轉(zhuǎn)錄擴增)逆轉(zhuǎn)錄子.3)逆轉(zhuǎn)座子也是高等植基因組擴增的主要成分,在不同作物中所占比例:

水稻:14%