遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組培訓(xùn)課件

遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組遺傳重組基因重組是遺傳的基本現(xiàn)象生物的進(jìn)化和適應(yīng)的基礎(chǔ)是可遺傳變異，而變異的來(lái)源是突變和重組2遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組遺傳重組的類型同源重組homologousrecombination位點(diǎn)專一性重組site-specificrecombination異常重組illegitimaterecombination3遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組同源重組依賴大范圍的DNA同源序列的聯(lián)會(huì)負(fù)責(zé)DNA配對(duì)和重組的蛋白質(zhì)因子無(wú)堿基序列的特異性存在重組熱點(diǎn)真核生物的重組受染色質(zhì)狀態(tài)影響細(xì)菌的依賴RecA重組4遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組同源重組要求2個(gè)DNA分子具有同源序列，即相同的核苷酸序列同源區(qū)越長(zhǎng)越有利于重組大腸桿菌活體重組要求同源區(qū)20-40bp大腸桿菌與plasmid或phage重組，同源區(qū)13bp枯草桿菌與plasmid重組，同源區(qū)70bp哺乳動(dòng)物的同源區(qū)150bp5遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組位點(diǎn)專一性重組原核生物多見(jiàn)，依賴小范圍同源序列聯(lián)會(huì)。只涉及特定位置的短同源區(qū)或特定的堿基序列之間，不需要recA蛋白。有同源區(qū)，并有位點(diǎn)專一性蛋白質(zhì)因子參與整合式重組integrativerecombination保守性重組conservativerecombination6遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組異常重組完全不依賴序列間的同源性依賴于DNA的復(fù)制使一段DNA序列插入到另一段中復(fù)制性重組replicativerecombination轉(zhuǎn)座，依賴轉(zhuǎn)座區(qū)域的DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)座酶7遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組同源重組的分子機(jī)制異源DNA雙鏈的斷裂Meselson和Weigle的實(shí)驗(yàn)異源DNA雙鏈的重接單鏈間的相互交換分支遷移branchmigration分解并連接8遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組同源重組的Holliday模型Hollidaymodel，1964年RobinHolliday提出重組的雜合DNA模型9遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組Hollidaymodela.聯(lián)會(huì)b.內(nèi)切酶切割c.交換重接d.形成交聯(lián)橋e.交聯(lián)橋移動(dòng)

Holliday結(jié)構(gòu)f.產(chǎn)生重組10遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組Hollidaymodela.Holliday結(jié)構(gòu)b.繞交聯(lián)橋旋轉(zhuǎn)180°c.Holliday中間體d.兩種方式切割e.恢復(fù)線性DNA分子f.連接，產(chǎn)生重組11遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組交聯(lián)橋移動(dòng)

分支遷移12遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組環(huán)狀DNA的重組8字型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（右圖）13遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組基因轉(zhuǎn)變geneconversion重組是交互的，真菌中等位基因應(yīng)該是2：2分離的，但有3：1或1：3異常分離的現(xiàn)象。定義：由于一個(gè)基因轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪坏任换蚨鴮?dǎo)致重組時(shí)出現(xiàn)不正常的分離比。

14遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組基因轉(zhuǎn)變的起源15遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組基因轉(zhuǎn)變的類型染色單體轉(zhuǎn)變chromatidconversion出現(xiàn)6:2或2:6的子囊半染色單體轉(zhuǎn)變half-chromatidconversion出現(xiàn)5:3或3:1:1:3的子囊。減數(shù)后分離16遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組基因轉(zhuǎn)變的分子機(jī)制模型需要能解釋：1.基因轉(zhuǎn)變的子囊中約30%在該基因兩側(cè)發(fā)生重組2.基因轉(zhuǎn)變和重組都發(fā)生在同樣2個(gè)染色單體上的子囊占基因轉(zhuǎn)變子囊的90%17遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組基因轉(zhuǎn)變的分子機(jī)制Hollidaymodel可以解釋，異源DNA鏈在細(xì)胞內(nèi)修復(fù)系統(tǒng)作用下以其中一條DNA鏈做模板進(jìn)行校正。兩個(gè)雜種分子都沒(méi)有校正，3:1:1:3或4:4一個(gè)雜種分子被校正，5:3或3:5兩個(gè)雜種分子都被校正為+或-，6:2或2:6兩個(gè)雜種分子都被校正，4:4基因轉(zhuǎn)變的實(shí)質(zhì)：異源DNA鏈錯(cuò)配的核苷酸對(duì)在校正過(guò)程中一個(gè)基因轉(zhuǎn)變?yōu)樗牡任换颉?8遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組Meselson–RaddingModel一個(gè)雜種分子被校正5:3或3:5有兩種排列，+++++ggg或+++g++gg應(yīng)該數(shù)目相等，但實(shí)際是前者多。1975年提出Meselson–RaddingModel，19遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組Meselson–RaddingModel切斷鏈置換單鏈侵入泡切除鏈同化異構(gòu)化分支遷移在鏈同化以后的過(guò)程中，單鏈斷裂的時(shí)間越早，三型子囊越多；異構(gòu)化比較難形成也決定了四型子囊少于三型。這個(gè)模型可以解釋兩型子囊數(shù)目不等以及不對(duì)稱重組的現(xiàn)象20遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組基因轉(zhuǎn)變與負(fù)干涉負(fù)干涉negativeinterference共轉(zhuǎn)變coconversion頻率大于獨(dú)立轉(zhuǎn)變的預(yù)期頻率基因轉(zhuǎn)變不但是專一的，而且是有方向的越接近斷裂點(diǎn)的位置越容易發(fā)生基因轉(zhuǎn)變極化子polaron21遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組細(xì)菌的同源重組特點(diǎn)發(fā)生在環(huán)狀DNA分子和一個(gè)DNA分子片段間大腸桿菌中有recA、recB、recC基因的作用22遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組

rec基因

recA，產(chǎn)物為RecA蛋白質(zhì)，在重組和修復(fù)中有多種功能。NTP酶活性單鏈DNA結(jié)合活性DNA解旋活性促進(jìn)聯(lián)會(huì)

recB和recC，兩個(gè)產(chǎn)物結(jié)合構(gòu)成RecBC蛋白質(zhì)，具有核酸酶活性。切斷Holliday結(jié)構(gòu)完成重組。23遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組細(xì)菌的同源重組轉(zhuǎn)化中的重組機(jī)制發(fā)生在單鏈DNA片段和完整的雙鏈DNA之間。單鏈與受體DNA形成異源雙鏈產(chǎn)生錯(cuò)配核苷酸對(duì)修復(fù)校正切除供體核苷酸切除受體核苷酸不校正24遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組轉(zhuǎn)化的可能機(jī)制25遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組細(xì)菌的同源重組接合與轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重組機(jī)制接合的重組機(jī)制與轉(zhuǎn)化相似，需要RecA和RecBC蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重組機(jī)制雙鏈DNA片段和完整DNA分子之間需要RecA和RecBC蛋白質(zhì)兩次交換才完成重組26遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組位點(diǎn)專一性重組噬菌體的整合大腸桿菌的att位點(diǎn)attB，長(zhǎng)25bp，含B、O、B’DNA的att位點(diǎn)attP，長(zhǎng)240bp，含P、O、P’O序列是位點(diǎn)專一性重組的發(fā)生部位Int是int的產(chǎn)物，只能催化POP’和BOB’的重組POP’+BOB’BOP’——POB’還需要IHF蛋白質(zhì)（整合宿主因子）27遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組位點(diǎn)專一性重組位點(diǎn)專一性重組的核苷酸序列O序列---核心序列，15bp，富含AT對(duì)O兩端的序列也影響重組，P的必要長(zhǎng)度是160bp，P’的必要長(zhǎng)度為80bp；B和B’的必要長(zhǎng)度為11bp。

足跡法foot-printing：用已知核苷酸序列的DNA片段與蛋白質(zhì)結(jié)合，然后酶切，與蛋白質(zhì)結(jié)合的DNA序列被保護(hù)而不被酶切，電泳可以鑒定受保護(hù)的序列，即蛋白質(zhì)結(jié)合的位點(diǎn)。29遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組異常重組——原核生物中的轉(zhuǎn)座因子插入序列(insertedsequence,IS)轉(zhuǎn)座子(transposon,Tn)轉(zhuǎn)座噬菌體30遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組插入序列第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的是IS1，長(zhǎng)768bp，兩端有18/23bp的反向重復(fù)序列。在gal中插入引起突變gal-IS沒(méi)有表型效應(yīng)，只攜帶轉(zhuǎn)座酶基因。轉(zhuǎn)座transposition轉(zhuǎn)座因子改變自身位置或質(zhì)粒插入到染色體上反向重復(fù)序列invertedrepeatsequence,IR核苷酸序列相同或相近但方向相反。31遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組插入序列頸環(huán)結(jié)構(gòu)：含有IS的plasmid變性后，單鏈復(fù)性出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。反向重復(fù)序列轉(zhuǎn)座酶基因32遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組轉(zhuǎn)座子較大的轉(zhuǎn)座因子，除了轉(zhuǎn)座酶基因外還含有抗藥性基因以及其他基因。2000-25000bp，兩端有相同的序列，如IR或IS轉(zhuǎn)座酶基因

調(diào)節(jié)基因

氨芐青抗性基因反向重復(fù)序列Tn3的結(jié)構(gòu)模式圖33遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組轉(zhuǎn)座噬菌體Taylor在1963年發(fā)現(xiàn)，Mu噬菌體。溫和噬菌體，但可以插入宿主染色體的任一位置。37000bp，線狀DNA，兩端各帶一段大腸桿菌染色體DNA，有類似于IS的序列和與轉(zhuǎn)座有關(guān)的A、B基因。34遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組異常重組——真核生物中的轉(zhuǎn)座子酵母菌的轉(zhuǎn)座子果蠅的轉(zhuǎn)座子玉米的轉(zhuǎn)座子35遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組酵母菌的轉(zhuǎn)座子Ty系列，長(zhǎng)約6300bp，兩端含兩個(gè)正向重復(fù)序列（250bp），插入后在酵母菌染色體上產(chǎn)生正向重復(fù)。36遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組果蠅的轉(zhuǎn)座子果蠅雜種劣育品系：P品系P因子，長(zhǎng)2907bp，有31bp的反向重復(fù)有4個(gè)編碼區(qū)和3個(gè)內(nèi)含子插入后在靶DNA上形成8bp的正向重復(fù)缺失了中間序列的P因子，在有轉(zhuǎn)座酶時(shí)可以轉(zhuǎn)座可以從原來(lái)位置消失不同果蠅品系的P因子數(shù)目和位置不同引起插入突變37遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組果蠅的轉(zhuǎn)座子P引起引起的劣育體細(xì)胞中，細(xì)胞質(zhì)中有結(jié)合蛋白質(zhì)妨礙內(nèi)含子3的切除，形成的mRNA只含有外顯子0、1、2，翻譯出轉(zhuǎn)座阻遏蛋白生殖細(xì)胞中，產(chǎn)生含全部4個(gè)外顯子的mRNA翻譯出轉(zhuǎn)座酶，P因子可以自由轉(zhuǎn)座并導(dǎo)致后代劣育。果蠅中其他的轉(zhuǎn)座子Copia,412,279,Tip,FB等38遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組玉米的轉(zhuǎn)座子B.McClintock在1932年發(fā)現(xiàn)玉米籽粒色斑不穩(wěn)定遺傳，1951年首次提出轉(zhuǎn)座子概念。39遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組玉米的DS-AC系統(tǒng)解離因子DS：可以變換在染色體上的位置（非自主移動(dòng)），使其附近的染色體斷裂機(jī)會(huì)增加，抑制或改變其鄰近基因的表達(dá)。激活因子AC：可以移動(dòng)位置，支配Ds的移動(dòng)，解除DS的抑制作用。40遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳重組轉(zhuǎn)座機(jī)制合理的轉(zhuǎn)座機(jī)制模型要能解釋：轉(zhuǎn)座后原來(lái)位置上的轉(zhuǎn)座子不變插入位點(diǎn)兩側(cè)出現(xiàn)正向重復(fù)轉(zhuǎn)座中出現(xiàn)共聯(lián)體共聯(lián)體：兩個(gè)或以上的復(fù)制子通過(guò)共價(jià)連接起來(lái)的一個(gè)復(fù)制子（r