基礎(chǔ)分子生物學(xué)16-轉(zhuǎn)座子省公開課一等獎全國示范課微課金獎?wù)n件

Chapter16TRANSPOSONS

轉(zhuǎn)座子第1頁16.1

Introduction引言轉(zhuǎn)座子(可轉(zhuǎn)座元件)是一段DNA序列能夠?qū)⒈旧?或一個(gè)拷貝)插入基因組新位點(diǎn),而且和目標(biāo)位點(diǎn)沒有任何聯(lián)絡(luò).轉(zhuǎn)座事件本身能夠造成刪除,倒置或?qū)⑺拗餍蛄幸频揭粋€(gè)新位點(diǎn).第2頁基因組內(nèi)序列改變主要原因是轉(zhuǎn)座子移動到新位點(diǎn),它對基因表示可能有直接影響.其相關(guān)序列間不等交換引發(fā)重排,轉(zhuǎn)座子拷貝提供不等交換靶序列.第3頁16.2Insertionsequencesaresimpletranspositionmodules.插入序列是簡單轉(zhuǎn)座模塊.插入序列是編碼轉(zhuǎn)座所需酶一個(gè)轉(zhuǎn)座子,它兩側(cè)是短反向末端重復(fù)序列.轉(zhuǎn)座子插入靶序列在插入過程中被復(fù)制,在轉(zhuǎn)座子兩端先形成兩個(gè)短正向重復(fù)序列.正向重復(fù)序列長度為5-9bp,是任一轉(zhuǎn)座子特征.第4頁轉(zhuǎn)座子含有反向末端重復(fù)序列能夠在靶位點(diǎn)兩翼產(chǎn)生正向重復(fù)序列.圖中,靶序列為5bp,轉(zhuǎn)座子末端反向重復(fù)序列為9bp,數(shù)字1-9表示堿基序列.第5頁16.3CompositetransposonshaveISmodules.

復(fù)合轉(zhuǎn)座子含有IS模塊.轉(zhuǎn)座子能夠攜帶編碼轉(zhuǎn)座以外其它基因.復(fù)合轉(zhuǎn)座子有一個(gè)中心區(qū),其兩側(cè)端部各有一個(gè)IS元件.復(fù)合轉(zhuǎn)座子一個(gè)或兩個(gè)IS元件都能進(jìn)行轉(zhuǎn)座.復(fù)合轉(zhuǎn)座子能夠作為一個(gè)單位進(jìn)行轉(zhuǎn)座,但兩端活性IS元件也可獨(dú)立地轉(zhuǎn)座.第6頁復(fù)合轉(zhuǎn)座子中心區(qū)攜帶有標(biāo)識(如抗藥性),兩側(cè)有IS模塊.每個(gè)IS含有短末端重復(fù)序列.假如模塊本身是反向,那么復(fù)合轉(zhuǎn)座子末端反向重復(fù)序列是相同.第7頁ISISanygeneIRIRanygenetransposaseIRIRIRIR

-ClassItransposons(composite):

Flankedby2IS(identicalordifferent,e.g.Tn5).

Mechanism:conservativetransposition.

-ClassIItransposons(noncomposite):

Flankedby2IR(e.g.Tn3,phageMu).

Mechanism:replicativetransposition.第8頁16.4Transpositionoccursbybothreplicativeandnonreplicativemechanisms.

轉(zhuǎn)座可經(jīng)過復(fù)制和非復(fù)制機(jī)制產(chǎn)生.全部轉(zhuǎn)座子使用一個(gè)共同機(jī)制:在靶DNA上造成交織切口,轉(zhuǎn)座子與突出末端相連,填補(bǔ)缺口.轉(zhuǎn)座子與靶DNA之間連接事件次序與確切性質(zhì)決定了是復(fù)制型轉(zhuǎn)座還是非復(fù)制型轉(zhuǎn)座.第9頁轉(zhuǎn)座子兩翼靶位點(diǎn)正向重復(fù)序列是因交織切割所產(chǎn)生突出末端與轉(zhuǎn)座子相連而形成.第10頁復(fù)制型轉(zhuǎn)座產(chǎn)生轉(zhuǎn)座子一份拷貝,該拷貝插入到受體位點(diǎn),供體位點(diǎn)序列不變,所以供體和受體位點(diǎn)都有轉(zhuǎn)座子一份拷貝.第11頁非復(fù)制型轉(zhuǎn)座中轉(zhuǎn)座子僅從供體位點(diǎn)向受體位點(diǎn)做物理性移動,從而在供體位點(diǎn)造成斷裂,若斷裂不被修復(fù),后果將是致死.第12頁16.5TransposonscauserearrangementofDNA.轉(zhuǎn)座引發(fā)DNA重排.轉(zhuǎn)座子多個(gè)拷貝之間同源重組引發(fā)宿主DNA重排.轉(zhuǎn)座子重復(fù)序列間同源重組造成準(zhǔn)確或不準(zhǔn)確切除.第13頁兩個(gè)正向重復(fù)序列相互重組會把二者之間序列外切除去,重組產(chǎn)物只含一份拷貝正向重復(fù)序列.第14頁兩個(gè)反向重復(fù)序列相互重組將二者之間序列反向排列.第15頁16.11Controllingelementsinmaizecausebreakageandrearrangements.玉米控制元件會引發(fā)鏈斷裂與重排.“控制元件”轉(zhuǎn)座產(chǎn)生染色體斷裂效應(yīng),從而發(fā)覺了玉米中轉(zhuǎn)座.斷裂產(chǎn)生含有著絲粒和斷裂末端染色體以及無著絲粒片段.無著絲粒片段在有絲分裂過程中丟失.染色體斷裂之間融合產(chǎn)生雙著絲粒染色體,它會進(jìn)行深入斷裂和融合循環(huán).斷裂-融合-橋循環(huán)造成體細(xì)胞斑駁出現(xiàn).第16頁克隆分析判定了從單一細(xì)胞而來大量細(xì)胞,在這些細(xì)胞中,轉(zhuǎn)座事件改變了表型,細(xì)胞數(shù)量揭示了發(fā)育過程中轉(zhuǎn)座時(shí)相,其所處細(xì)胞位置揭示了轉(zhuǎn)座組織特異性.第17頁控制元件斷裂造成了無著絲粒片段丟失,若丟失片段上帶有雜合子顯性標(biāo)識,結(jié)果將改變表型.第18頁Ds提供了起始染色單體斷裂-融合-橋循環(huán)位點(diǎn).第19頁16.12Controllingelementsformfamiliesoftransposons.

控制元件形成轉(zhuǎn)座子家族.玉米每一轉(zhuǎn)座子家族都有自主和非自主控制元件.自主控制元件編碼使其轉(zhuǎn)座蛋白質(zhì).非自主控制元件有使它失去催化轉(zhuǎn)座能力突變,但當(dāng)自主元件提供必需蛋白質(zhì)之后,它們也能轉(zhuǎn)座.自主控制元件能夠發(fā)生相變,這時(shí),甲基化狀態(tài)改變了它們特征.第20頁每一控制元件家族都含有自主和非自主控制元件組員,自主元件能進(jìn)行轉(zhuǎn)座,非自主元件不能進(jìn)行轉(zhuǎn)座,自主和非自主控制元件配對超出4個(gè)家族.

第21頁Ac元件有兩個(gè)可讀框,Ds元件有內(nèi)部缺失.

第22頁16.14Theroleoftransposableelementsinhybriddysgenesis.

轉(zhuǎn)座元件在雜種敗育中作用.P因子是黑腹果蠅P品系而不是M品系所攜帶轉(zhuǎn)座子.當(dāng)P雄性與M雌性雜交時(shí),轉(zhuǎn)座作用被激活.在這些雜交中,P因子插入在新位點(diǎn)使許多基因失活,從而造成雜交不育.第23頁雜交敗育是不對稱,它是由P型雄蠅和M型雌蠅雜交產(chǎn)生,但M品系雄蠅和P型雌蠅不會產(chǎn)生雜種不育.

第24頁16.15Pelementsareactivatedinthegermline.

P因子在生殖細(xì)胞中活化.P因子在P型雄蠅與M型雌蠅雜交后代性系細(xì)胞中被激活.這是因?yàn)榻M織特異性剪接事件去除了一個(gè)內(nèi)含子,從而產(chǎn)生了編碼轉(zhuǎn)座酶序列.P因子也產(chǎn)生轉(zhuǎn)座阻