基因突變和遺傳重組的分子機(jī)制課件

第7章基因突變與交換GeneMutation&Crossing-Over第7章GeneMutation1變異是自然選擇的基本對象變異是物種改良的基因資源變異是遺傳研究的理論根基變異是自然選擇的基本對象變異是遺傳研究的理論根基27.1.Pointmutation的類型7.2.突變發(fā)生的機(jī)理7.3.保證遺傳穩(wěn)定的機(jī)制7.4.基因重組交換的分子機(jī)制7.1.Pointmutation的類型7.2.37.1.Pointmutation

7.1.Pointmutation4dNtdeletionorinsertion

=3×dNt

±nxAminoacid

≠3×dNt

Framshift

Transition(轉(zhuǎn)換)

PyPy

PuPu

Transvertion(顛換)

Py

Pu

●Conversion(取代)●dNtdeletionorinsertion

dNtdeletionorinsertion=3×5---Samesensemut.

GAA(E)→GAG(E)

---Missensemut.

GAA(E)→AAA(K)

---Nonsensemut.

GAA(E)→TAA(stop)

●

突變的表達(dá)類型

獲得突變型是遺傳學(xué)研究的重要前提

非條件型突變；

RFLP,RAPD…紅花/白花，糯/非糯…條件型突變；

突變的表現(xiàn)=突變基因型+誘導(dǎo)條件

（光，溫敏感不育，Ts,su--…）

●conversioneffect

---Samesensemut.GAA(E)→G6突變的表達(dá)類型

Nullmutation：完全消除了基因功能的突變（缺失）

Loss-of-functionmutation

失去效應(yīng)突變或阻止基因功能的突變

Gain-of-functionmutation突變獲得新的功能

Silentmutation

沒有明顯表型改變的突變

突變的表達(dá)類型Nullmutation：Loss-o7

7.2.突變發(fā)生的機(jī)理

(自發(fā)突變，誘發(fā)突變)7.2.突變發(fā)生的機(jī)理87.2.1.自發(fā)突變

7.2.1.1.堿基異構(gòu)式引起DNA的復(fù)制錯(cuò)誤

a)堿基異構(gòu)式

A(amino)A(imino)

C(a)C(i)

G(keto)G(enol)

orG(e,i)

T(keto)

T(enol-2’)orT(enol-4’)

7.2.1.自發(fā)突變7.2.1.1.堿基異構(gòu)式引起DN9(amino)HHN(imino)

(keto)(enol)

OH堿基異構(gòu)式(amino)HHN(imino)(keto)(eno10(amino)(imino)

HHN(keto)OH(enol)

堿基異構(gòu)式(amino)(imino)HHN(keto)OH(e11b)堿基異構(gòu)式引起DNA復(fù)制的堿基錯(cuò)配

(a)(k)(k)(a)堿基正常配對b)堿基異構(gòu)式引起DNA復(fù)制的堿基錯(cuò)配(a)(k)(k)12堿基異構(gòu)式的錯(cuò)配

(a)(i)H(k)O(e)H堿基異構(gòu)式的錯(cuò)配(a)(i)H(k)O(e)H13堿基異構(gòu)式的錯(cuò)配

(i)(a)H(e)H(k)堿基異構(gòu)式的錯(cuò)配(i)(a)H(e)H(k)14堿基異構(gòu)式的錯(cuò)配

HG(e)antiG(k)syn(i)A(a)synHA(i)anti堿基異構(gòu)式的錯(cuò)配HG(e)antiG(k)syn(15

堿基異構(gòu)式的錯(cuò)配

(i)A(i)antivHG(k)synG(e)antiHOA(a)syn堿基異構(gòu)式的錯(cuò)配(i)A(i)antivHG(k)16堿基異構(gòu)式引起DNA復(fù)制的堿基錯(cuò)配

A(a)

T(k)

G(k)C(a)

正確配對

錯(cuò)誤配對

G(k)T(e)

A(a)

C(i)

A(i,anti)A(a,syn)A(i,anti)G(k,syn)

G(e,i,anti)G(k,syn)G(e,i,anti)A(a,syn)

A(i)

C(a)

G(e)

T(k)

堿基異構(gòu)式引起DNA復(fù)制的堿基錯(cuò)配A(a)17A(a)

T(k)

A(a,anti)

T(k,anti)

C(i)

C(a,anti)

A(a)

A(a,anti)

堿基異構(gòu)式引起DNA的錯(cuò)配突變

C(i)

C(a)G(k,syn)

G(k,syn)

G(k,anti)G(k)A(a)T(k)A(a,anti)T(k,187.2.1.2.增變基因（mutatorgene）

w.t.維持遺傳的穩(wěn)定性mut.

隨機(jī)引起其他各類基因的突變

butbewronged！7.2.1.2.增變基因（mutatorgene）19增變基因類別；DNApolymerase相關(guān)基因3’

5’editingfunctionmutation

錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)的基因

MCE(mismatchcorrectionenzyme)DNA

損傷修復(fù)系統(tǒng)基因錯(cuò)配修復(fù)功能喪失，突變率升高修復(fù)過程是基因

突變的重要來源增變基因類別；DNApolymerase相關(guān)基因3’20

南京大學(xué)田大成等發(fā)現(xiàn)遺傳突變新機(jī)制

Nature，doi:10.1038/nature07175，自發(fā)突變的數(shù)量是由Indel的數(shù)量和密度所決定生物多樣性最初變異來源主要是由Indel誘導(dǎo)產(chǎn)生自然選擇在很大程度上是通過對Indel的選擇而實(shí)現(xiàn)突變在進(jìn)化中的作用相當(dāng)巨大

南京大學(xué)田大成等發(fā)現(xiàn)遺傳突變新機(jī)217.2.2.誘發(fā)突變

7.2.2.1.物理誘變

a)電離輻射誘變；

Co60(χ)(γ)ray

Cs137(χ)(γ)ray

H3(α)ray

P32,,S35(β)ray

衛(wèi)星搭載誘變；

高真空，強(qiáng)輻射，微重力

(χ)(γ)ray穿透性

（外照射處理）

(α)(β)ray非穿透性

（內(nèi)標(biāo)記處理）

dNt電荷及結(jié)構(gòu)改變

7.2.2.誘發(fā)突變7.2.2.1.物理誘變a)22聶海勝

張曉光

王亞平神舟10號(hào)

聶海勝張曉光王亞平神舟10號(hào)23利用太空創(chuàng)造變異（衛(wèi)星搭載育種）微重力高輻射弱磁場

利用太空創(chuàng)造變異（衛(wèi)星搭載育種）微重力24b)非電離輻射—UltraVioletlight(U.V)---pyrimidinedimer(TTdimer)isgeneratedbycovalentlinks

betweenadjacentTT

∧U.V.…CTTA…共價(jià)鍵b)非電離輻射—UltraVioletlight25deamination—oxidationU.V.CUA(a)U.V.U.V.H2OH++OH-C(a)

C(i)A(a)depurinationdeamination—oxidationU.V.CU267.2.2.2.生物技術(shù)定點(diǎn)誘變

7.2.2.2.生物技術(shù)定點(diǎn)誘變27基因的定點(diǎn)誘變

oligo-dNt介導(dǎo)的定點(diǎn)誘變

合成與靶基因區(qū)段互補(bǔ)并含突變位點(diǎn)的oligo-dNt

錯(cuò)配位點(diǎn)不能在3‘-end

renaturation

replicationtwotimesCGCCCAAGCCCAA基因的定點(diǎn)誘變oligo-dNt介導(dǎo)的定點(diǎn)誘變合成與28兩通用引物（commonP1&commonP2）

設(shè)計(jì)兩突變引物（mut.P1&mut.P2）

第一次PCR：

兩種產(chǎn)物混合，變性，復(fù)性

第二次PCRmP1/mP2不能進(jìn)行PCRcP1/cP2的PCR產(chǎn)物為mutant

引物重疊延伸的PCR誘變

cP1

mP1mP2cP2

cP1

mP1mP2cP2兩通用引物（commonP1&commonP2）設(shè)29

DNAshuffling技術(shù)的基因誘變Mutants.Digestionligation

transformationselectionDNAshuffling技術(shù)的基因誘變Mutants30

插入突變體庫的構(gòu)建定向選擇表型鑒定＋AIMS…定向選擇表型鑒定＋gfp…轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)突變體庫的構(gòu)建Ti質(zhì)粒介導(dǎo)突變體庫的構(gòu)建具有標(biāo)簽的植物突變體插入突變體庫的構(gòu)建定向選擇定向選擇轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)突變31

T-DNA-mediatedGenetrap

LB

GenetrapRB經(jīng)過改造的質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子載體插入受體基因組中使靶位點(diǎn)基因功能喪失檢測載體中報(bào)告基因的表達(dá)及載體保守序列鑒定插入位點(diǎn)并分離基因T-DNA-mediatedGenetra32

T-DNA-mediatedGenetrap

LB

GenetrapRB

根據(jù)結(jié)構(gòu)和“陷阱效應(yīng)”

增強(qiáng)子陷阱（enhancertrap）

啟動(dòng)子陷阱

(promotertrap)

基因陷阱（genetrap）T-DNA-mediatedGenetra33Ti質(zhì)粒介導(dǎo)的基因突變ReportgeneReportgeneReportgeneTi質(zhì)粒介導(dǎo)的基因突變ReportgeneReportg34GUSassayinriceflowerorgans(I)GUSassayinriceflowerorgan35GUSassayinriceflowerorgans(II)

GUSassayinriceflowerorgan36MutantInformation:BZ2×MuActivator

Bz2

MutantInformation:BZ2×MuAc37Ac/DsAc/Ds38大型Mu插入突變體庫大型Mu插入突變體庫39基因突變和遺傳重組的分子機(jī)制課件40QPMQPM417.2.2.3.化學(xué)誘變a)干擾堿基合成的化學(xué)誘變劑6-Mercaltopurine干擾嘌呤合成SH5-AminoUracil干擾嘧啶合成OOH2N7.2.2.3.化學(xué)誘變a)干擾堿基合成的化學(xué)誘變劑42b)baseanologsleadsbasemispairing(5-BrU)BrBrb)baseanologsleadsbasemi435-BrU(k)

5-BrU(e)ReplicationBrU(k)BrU(e)ATGCreplicationerrorA/TG/CincorporationerrorG/C

A/T(來源：基礎(chǔ)分子生物學(xué)(第二版)（2012），鄭用璉，第313頁)5-BrU(k)5-BrU(e)44A(a)T(k)5-BrU(k)G(k)5-BrU(e)C(a)mispairingmispairingT(k)A(a)5-BrU(k)G(k)C(e)5-BrU(e)A(a)G(k)G(k)A(a)ReplicationerrorIncorporationerror5-BrU(k)5-BrU(e)A(a)T(k)5-BrU(k)G(k)5-BrU(e)C(45HNO2(NitrousacidNA)

ACGInosineCUracilAXanthineCdeamination

HNO2BasemodifyingchemicalmutagenHNO2(NitrousacidNA)AInos46

BasemodifyingchemicalmutagenNH2OH(Hydroxylamine

HA羥胺

)HNHHOC(a)HAHNHHHOHNHHOC(i)A(a)

NHHOHNHHONH

HBasemodifyingchemicalmutag47d)AlkylationagentmutagensEMS(Ethylmethanesulfonate)CH3—S—O--CH2CH3OOMMS

CH3—S—O--CH3OOSM(SulfurMustardsgas硫芥子氣)HSCH2CH2ClCH2CH2Cld)AlkylationagentmutagensE48e)Mutagen－insertion－framshiftAO(AcridineOrange)扁平分子EB(EthidiumBromide)-ATTTTTCG--TAAAAAGC--ATTTCG--TAAAGC-TAO

T-ATEBTTTTCG--TA分子插入AO

EB-ATTTCG--TAAAGC--ATX’TTTTCG--TAX

AAAAGC-XAAAAGC-e)Mutagen－insertion－framshi497.3.保證遺傳穩(wěn)定的機(jī)制

7.3.保證遺傳穩(wěn)定的機(jī)制50復(fù)制過程中的錯(cuò)配修復(fù)DNA的損傷修復(fù)基因的回復(fù)突變密碼的簡并致死突變多倍體……7.3.1.復(fù)制過程中的錯(cuò)配修復(fù)機(jī)制(ξ=10-11)DNAmismatch+-----A------

------C---DNApol(ξ=10-8)經(jīng)第二次校正ξ=10-11MRSMismatchRepairSystem復(fù)制過程中的錯(cuò)配修復(fù)DNA的損傷修復(fù)基因的回復(fù)突變密碼的簡并517.3.1.1.MismatchrepairsystemDNApolymeraseligaseMCE(mismatchcorrectenzyme)3subunitsmutH,L,Sdamgenem6AmethylaseScanning新生鏈中錯(cuò)配堿基識(shí)別新生鏈中非

m6A

的GATC序列酶切含錯(cuò)配堿基的新生DNA區(qū)段7.3.1.1.Mismatchrepairsys52MCEscanningDNA中的GATC(回紋序列.m6A甲基化敏感位點(diǎn)

)

GATCseq.／per2kb±3’

-------C----------CTAG----------CTAG----5’

5’-----------T----------GATC----------GATC----3’

3’-------------------------------------------------------

5’少

多（m6A）新生鏈MCEscanningDNA中的GATC(回紋序列.53MCEscanningendonucleasePolymeraseligaseGATC

GATCCTAG

CTAGTCGATC

GATCCTAGCTAGTGATC

GATCCTAGCTAGTAMCEscanningendonucleasePolyme547.3.1.2.ungsystem(尿嘧啶-N-糖苷酶系統(tǒng))---TAGC------ATCG------TAGC------A

CG---U---TAGC---ung-aseGCUAU---TAGC------ACG---Apurinase(內(nèi)切酶)---TAGC------ADNApolligaseTCG---7.3.1.2.ungsystem(尿嘧啶-N-糖苷酶55phR471aa----TT--------AA--------TT--------AA--------TT--------AA--------TT--------AA----可見光激活U.V

Beforereplication&Error-free

400nmBluelight&phRgene(photo-reactivationenzyme)7.3.2.DNA的損傷修復(fù)7.3.2.1.photoreactivationphR471aa----TT--------TT---567.3.2.2.Exision—RepairBeforeReplicationError-freeUvrA,B,Cgene

EndonucleasesExonucleaseDNApolLigase

7.3.2.2.BeforeReplicationUvr57E.coli

存活%U.V計(jì)量w.t.UvrA+RecA+RecA+

uvra-reca-uvra-Rec-A.gene

以某種方式參與DNA損傷修復(fù)7.3.2.3.Recombinative—RepairE.coli存活%U.V計(jì)量w.t.UvrA+RecA58Rupp.Howard-FlandersTTTTAAAATTTTTTTTAAAATTTT變性

E.coli(Rec-A,uvr-6-)D.S.DNAS.S.DNAU.V.復(fù)制提取變性TTTTTTAAAAAAReplicationisforcedtoskippastTTdimergapleftinnewlystrand繼續(xù)復(fù)制Rupp.Howard-FlandersTT59E.colik12w.t.5003200uvr-a/Rec-A

850Uvr-A/rec-a

320uvr-a/rec-a

0.21.3存活率為對照37%的U.V.計(jì)量Genotype

(爾格/mm2)

TT數(shù)量/107bp存在與重組有關(guān)的暗修復(fù)機(jī)制與Rec-A基因引起的strandtransfer有關(guān)TT未被修復(fù)，僅后代群體中

TT

濃度的稀釋鏈的非準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致突變機(jī)率的增加E.colik12w.t.60

Recombinative—Repair(strandtransferrepair)AfterreplicationrepairError-proneRecA,DNApolymeraeligasegenesbeneeded

Recombinative—RepairAfter617.3.2.4.SOSrepair(U.V.reactivationorWreactivation)JeanWeigleE.coliE.coliE.coliλ8010100mut.95%50%10%

DamagedDNAofphageberepairedinE.coliASOSrepairinE.colihavetobeinducedbyU.V.(A&B)HighfrequencymutationbySOSrepair(Error-prone)ABC7.3.2.4.SOSrepair(U.V.rea62DNAdamaged300XsignalRecAcleavesLexA

SOSUmuCmutation---Beforeinducing.LexA-p

Rec-A,UmuC…11genesNeg.repression---U.V.damageDNASignal(S.S.DNAtailor5NtS.S.DNA)機(jī)制DNAdamaged300XsignalRecAcle63β-galactosidaseasreportgene

withaUVcellswithlacoperonundercontrolofumuDCpromoter

umuDCtranscriptionisUV-inducibleβ-galactosidaseasreportgene64RecA-P;三種功能●DNA重組●與S.S.DNA結(jié)合●少數(shù)蛋白的proteinase當(dāng)DNA正常復(fù)制時(shí)（無復(fù)制受阻，無DNA損傷，無TTdimer）

RecA-p不表現(xiàn)

proteinase活性!RecA-P;三種功能●DNA重組●與S.S.65當(dāng)DNA復(fù)制受阻/DNAdamaged能量大量消耗細(xì)胞內(nèi)原少量的RecA-p與

S.S,DNA結(jié)合激活RecA-p的proteinase活性修復(fù)損傷LexA-p降解RecA-p高效表達(dá)300timesupSOSopen當(dāng)DNA復(fù)制受阻/DNAdamaged能量大量消耗細(xì)胞內(nèi)66當(dāng)DNA復(fù)制度過難關(guān)后SOSrepair:error-prone極強(qiáng)的“竭盡全力，治病救人”修復(fù)機(jī)制（正常狀態(tài)下，SOS是關(guān)閉的）RecA-p很快消失LexAgeneonSOSoff當(dāng)DNA復(fù)制度過難關(guān)后SOSrepair:error-677.3.2.5.突變的形成DNA未經(jīng)修復(fù)經(jīng)過修復(fù)/校正

死亡突變率降低傾向差錯(cuò)修復(fù)(間接）

(重組修復(fù)，SOS）避免差錯(cuò)修復(fù)（直接）(光修復(fù)，切補(bǔ)修復(fù))形成突變不形成突變DNAdamaged/mispairing物理誘變，化學(xué)誘變，自發(fā)突變突變是在修復(fù)過程中形成的（非準(zhǔn)確的修復(fù)）7.3.2.5.突變的形成DNA未經(jīng)修復(fù)經(jīng)過修復(fù)/校正687.3.3.基因的回復(fù)突變

（backmutation/reversemutation）7.3.3.1.回復(fù)突變的概念w.t.mutant(phenotype)mutation(lowF.)backmutation(verylowF.)7.3.3.基因的回復(fù)突變7.3.3.1.回復(fù)突變697.3.3.2.回復(fù)突變的分子機(jī)制a)AGC(Ser)

ACC(Thr)

AGC(Ser)b)AGC(Ser)

AGG(Arg)

AGT(Ser)c)AGC(Ser)

AGG(Arg)

AAG(Lys)

ifSer≈Lysd)Intragenicsuppression第二位點(diǎn)突變引起的基因內(nèi)校正密碼子間兩次錯(cuò)義突變的互補(bǔ)7.3.3.2.回復(fù)突變的分子機(jī)制a)AGC(Ser70e.g.trp.A---UGG174----------GGA210---(w.t.)(lys)(Gly)backmutation(Cys)

（Gly）----UGG174-----------GGA210--------UGG174----------GGA210--------UGC174-----------GAA210----無活性結(jié)構(gòu)CA無活性結(jié)構(gòu)

(Lys)(Glu)蛋白質(zhì)構(gòu)型吻合酶分子具有活性高溫敏感性？！e.g.trp.A---UGG174----------71Howtodistinguishbtwbackmut.andintragenicsuppressionbygeneticassay?----UGC

174-----------GGA210--------UGG174----------GAA210--------UGC174-----------GAA210----w.t.(phenotype)Intragenicsuppression---UGG174----------GGA210---(w.t.)backmutationHowtodistinguishbtwbackmu72Intergenicsuppression—2（Su＋）NonsensesuppressorIntergenicsuppression—2（Su＋）73

MissensesuppressorIntergenicsuppression—2AGAUCUGlyArgGlyUCUUCUGGACCUGlyGlyMissenseIntergenicA74

Intergenicsuppresion-3(多聚體酶類構(gòu)型的吻合)Subunit-1Subunit-2+ActiveformABB+InactiveformabBackmutActiveform+Intergenicsuppresion-3(多聚體酶757.4.基因重組交換的分子機(jī)制7.4.基因重組交換的767.4.1.自然界的DNA分子均是重組體

(recombinant)變異是生物進(jìn)化的重要因素變異是自然選擇的重要基礎(chǔ)7.4.1.自然界的DNA分子均是重組體變異是生物進(jìn)化的重77可遺傳的變異突變（點(diǎn)突變，染色體變異）頻率低，突變修復(fù)遺傳重組交換染色體的自由組合染色單體間的交換分子克隆和轉(zhuǎn)基因技術(shù)

(invitro)普遍發(fā)生自然界DNA分子均是重組體突變壓改變?nèi)后w的基因頻率

Pn

=(1-P0)n可遺傳的變異突變（點(diǎn)突變，染色體變異）頻率低，突變修復(fù)遺傳重787.4.2.遺傳重組的類型a)HomologousRecombination

occurbtwHomo-chromosome/Homo-seq.sister&non-sisterchromatidstransformation,transductionconjugation,transfection…

largefragmentexchange

Recombinationsiteisinhotspotmostly

Recombinasebeneeded(RecA,BC)7.4.2.遺傳重組的類型a)HomologousRe79Intermolecular（singlecrossover;doublecrossover）Intramolecular(directrepeat;invertedrepeat)Intermolecular（singlecrossov807.4.3.Homologousrecombination7.4.3.1.前期的兩種假說a)Breakage—rejoining(1930Darlington)abABaBAb7.4.3.Homologousrecombinati81b)copy-choice(1931Belling)染色體的交換與復(fù)制有關(guān)！b)copy-choice(1931Belling)染82c)Breakage–rejoiningmodel的證據(jù)-1E.coligrowinginamediumofC12&N14infectedwithphageofABC

／abcABCabcC12N14ABCabc×DNA分子的交換是斷裂—錯(cuò)接的過程ABcabCRareRecom.abcabcABCmostC13N15C12N14E.colic)Breakage–rejoiningmodel的83

Breakage–rejoiningmodel的證據(jù)-2E.coligrowinginamediumofC12&N14infectedwithphageofAB

／

abABC13N15abC13N15C12N14ABab×DNA分子的交換與復(fù)制是兩個(gè)不同的過程aBAbrareABabAbaBmostE.colirareBreakage–rejoiningmodel的證據(jù)847.4.3.2.同源重組的分子模式a)Illegitimatesegregation—基因轉(zhuǎn)換

(geneconversion)Neuraspora

A

xaaAAAAAaA

a

AaAAAA

a

Aa

AaAaa

A

aa

Aa

AAA

a

Aaa

A

a

AA

aaa

A

Aaa

Aaaaa

A

A

aa

Aaaaa

Aa

AA

aaaaa

A

a

AA

a5/33/52/64/4A:ameiosisaaAAaAaA7.4.3.2.同源重組的分子模式a)Illegit85Illegitimatesegregation

—

geneconversion特定基因被同源染色體上等位基因影響所發(fā)生的替代現(xiàn)象！Howdoesthealleleconversion?Illegitimatesegregation特定基因被86Drosophila(ry

黃嘌呤脫氫酶基因)afeww.t.ry41–

ryx–

(♀)×ryx–ryx–

(♂)w.t.allele非全同等位基因內(nèi)Alleleconversion？回復(fù)突變！基因間互補(bǔ)！非全同等位基因內(nèi)交換！

now.t.ryx–

ryx–

(♀)×ry41–

ry5–

(♂)Drosophila(ry黃嘌呤脫氫酶基因)afew87afeww.t.ry41–

ryx–

(♀)×ryx–ryx–

(♂)w.t.allelery41–

ryx–

(♀)×ryx–ryx–

(♂)♀×♂afeww.t.♀×♂afeww.t.非全同等位基因內(nèi)Alleleconversion？回復(fù)突變！基因間互補(bǔ)！雌果蠅染色體交換！afeww.t.ry41–ryx–(♀)88now.t.雄果蠅染色體不發(fā)生交換！ryx–

ryx–

(♀)×ry41–

ry5–

(♂)非全同等位基因內(nèi)Alleleconversionryx–

ryx–

(♀)×ry41–

ry5–

(♂)♀×♂butnow.t.

！now.t.雄果蠅染色體不發(fā)生交換！ryx–ry89afeww.t.非全同等位基因內(nèi)交換！Drosophila(ry

黃嘌呤脫氫酶基因)ry41–

ryx–

(♀)×ryx–ryx–

(♂)w.t.allelenow.t.ryx–

ryx–

(♀)×ry41–

ry5–

(♂)afeww.t.非全同等位基因內(nèi)交換！Drosop90

b)同源重組的基本特征

同源染色體的聯(lián)會(huì)配對（Synapsis）

DNA分子在交換位點(diǎn)發(fā)生斷裂和錯(cuò)接

S.S.DNA-end是發(fā)生交換的重要信號(hào)RecBCD;nicksmadeinhomologousDNARecA;leadstobrokenS.S.DNA

endsmove

andcross-overtopairwithcomplementin

otherduplexb)同源重組的基本特征同源染色體的聯(lián)會(huì)配對（Syn91c)同源重組的分子模式1964．Holliday.R

HollidayIntermediateWhitehouse

PolaronHybridDNAmodelc)同源重組的分子模式1964．Holliday.R92

HollidayIntermediatestructureHollidayIntermediatestructu93Strandinvasion;D-loopformationScanforhomology.NickStrandexchange(RecA+SSB)RecBCDunwindsDNAandleaves3′–protrudingend,coatedwithRecA

de

fGC

DEFATSNP:

e(G/C)ChisiteSNP:E

(A/T)Strandinvasion;D-loopformat94Branchmigration(RuvA+RuvB)Crossoverresolution(RuvC)Noncrossoverresolution(RuvC)Repairgapsandsealnicks

(Hollidayjunction)Branchmigration(RuvA+RuvB)95Branchmigration(RuvA+RuvB)Crossoverresolution(RuvC)Noncrossoverresolution(RuvC)Repairgapsandsealnicks

(Hollidayjunction)de

fGA

DEFTCde

fGA

DE

F

CTBranchmigration(RuvA+RuvB)96Noncrossover(heteroduplex,orpatch)recombinants

Crossover(splice)recombinants

SNP:E(A/T)

e(G/C)DE

Fde

fAGTCDEFde

fAGTCAGCTDEFde

fNoncrossover(heteroduplex,or97CTATde

fde

fdE

fdE

fDeFDEFDEFDEFE5e3=DF4df4=GCAT

heteroduplexregionreplicationcorrectCAdefde98第二條染色單體內(nèi)C/T的校正可能第一條染色單體內(nèi)C/T校正可能C/T

A/TC/T

C/G

未校正C/T

A/TC/T

C/G未校正AAAAAACCAACCAACCAAACAACCTTTTTTGGTTGGTTGGTTTGTTGG(6:2)(4:4)(5:3)AACCCCCCAAACCCCCTTGGGGGGTTTGGGGG

(2:6)(3:5)AAACACCCTTTGTGGG(4:4)雜合DNA區(qū)域SNP的校正與遺傳異常分離第二條染色單體內(nèi)C/T的校正可能第一條染色單體C/T99

交換不是發(fā)生在1bp間的斷裂—錯(cuò)接事件

交換涉及兩條D.S.DNA之間的

hollidayintermediate,

branchmigration,

isomerization,resolution等一系列過程

交換位點(diǎn)兩端出現(xiàn)

Pt:Rt=1:1正常分離比例conclusionpalaronhybridDNAmodel交換不是發(fā)生在1bp間的斷裂—錯(cuò)接事件交換涉及兩條100

交換發(fā)生在某allele內(nèi)，其SNP可能因交叉移

動(dòng)，而被包括在heteroduplexregion之內(nèi)，

從而引起geneconversionconclusion

geneconversion的機(jī)率,隨SNP位點(diǎn)離交換

位點(diǎn)（chisite）的距離增大，而表現(xiàn)逐漸變

小的極性梯度的效應(yīng)交換發(fā)生在某allele內(nèi)，其SNP可能因交叉移conc101e.g.yeastArg4

（JackSzostak

1989）7multip—alleles(非全同等位基因內(nèi)的SNP)NsphI,Acc-I,R-V,Bel-I,Dra-III,Aha-II,Bgl-II在雜合二倍體中，基因轉(zhuǎn)換頻率從5’

3’極性遞減NsphIAcc-IR-VBel-IDra-IIIAha-IIBgl-II9.6%7.46.23.42.81.50.45’3’Why?重組斷點(diǎn)e.g.yeastArg4（JackSzostak102RecB,C,DHelicase（ATPase）tounwindDNA&exonucleaseRec-b,c,dmut.Crossingovergodown100XRecBCDcomplex300kd,produce

free

S.S.DNA-endat4-6bpdownstreamChisite,helpRecAtobindS.S.DNA-end.Strandinvasionexchanged)交換相關(guān)酶類ChisiteRecB,C,DHelicase（ATPase）toun103

RecBCDrecognition

GCTGGTGGTseq.cutS.S.DNAat4-6bpdownstreamChisiteχ(c