7第八章-遗传和重组课件

第八章遗传重组1精选2021版课件概述第一节同源重组第二节位点专一性重组第三节细菌中的转座成分第四节真核生物中的转座成分2精选2021版课件概述：◘

只要有DNA，就会发生重组减数分裂高等生物体细胞核基因、叶绿体和线粒体噬菌体转座◘生存→变异→突变，重组损伤修复、适应环境、加速进化3精选2021版课件◘

重组可分为四类（DNA序列、蛋白质因子）◘狭义遗传重组：涉及到DNA分子内断裂-复合的基因交流◘遗传重组与重组DNA技术异常◘广义遗传重组：任何造成基因型变化的基因交流过程4精选2021版课件第一节同源重组5精选2021版课件1、

同源重组（homologousrecombination）:发生在同源DNA序列之间。一、特征2、

特征：◘涉及同源序列间的联会配对，且交换的片段较大◘涉及DNA分子在特定的交换位点发生断裂和错接的生化过程◘需要重组酶◘单链DNA分子或单链DNA末端是交换发生的重要信号6精选2021版课件双倍体染色体交换7精选2021版课件二、同源重组的机制1、

断裂复合及Holliday中间体的形成◘

Holliday结构同源重组中有4股DNA链，在连接处为了转换配对，形成连接链的交叉。◘Holliday结构形成的分子机制（断裂复合起始机制）双链侵入模型、单链侵入模型、双链断裂修复模型◘同源重组都涉及到DNA分子内的－－断裂—复合8精选2021版课件3‘5‘5‘3‘Meselson-Radding模型单链入侵模型置换侵入Loop切除同化异构化分支迁移5’切割9精选2021版课件5‘5‘（1）（2）其中－－所有模型和假说都包括切断、链置换、连接等过程双链侵入模型

10精选2021版课件双链断裂修复模型11精选2021版课件2、分枝迁移和Holliday结构的拆分◘分枝迁移（branchmigaration）－－双螺旋形成的交叉连接以拉链式效应扩散12精选2021版课件Holliday的异构化产生重组体的拆分Holliday结构一经生成即可不断地处于异构化－－异源双链heteroduplexDNA重组结果取决于拆分时配对链上的切口位置13精选2021版课件（1）（2）（1）（2）◘Holliday结构的拆分产生含异源双链的亲本DNA分子产生重组体14精选2021版课件三、原核同源重组（E.coli）◘发生在双方DNA的同源区域

部分复制的染色体DNA之间或染色体DNA与外源DNA之间

1、RecBCD（外切核酸酶Ⅴ）和Chi位点◘具有解旋酶（再旋）活性、ATPase活性、核酸外切酶活性、

序列特异性的单链内切酶活性◘单链内切酶活性和解旋酶活性使DNA产生具有游离末端的单链－－－RecA的作用位点◘RecBCD有固定切割位点15精选2021版课件3‘◘RecBCD的识别和切割位点a、RecBCD结合在DNA的平头末端b、外切、解链、移动（ATP）c、兔耳状loop结构产生（再旋酶活性低于解旋酶活性）d、RecBCD在loop单链区的

chi位点处切断单链（单链内切酶）☀

chi位点：GCTGGTGG目前发现的重组热点

16精选2021版课件RecA入侵单链被置换连RecA引发链侵入模型17精选2021版课件RecA引起的链交换和Holliday结构的生成

18精选2021版课件◘RecBCD和

RecA的共同作用19精选2021版课件

3、原核同源重组的其它蛋白

需要E.coli中三个基因ruvA,ruvB和ruvC的产物a、RuvA识别Holliday结构的连接点b、RuvB为分枝迁移提供动力（ATPase10～20bp/s）c、RuvC核酸内切酶---专一性识别Holliday结构的连接点体外切段连接点以拆分重组体20精选2021版课件第二节位点专一性重组21精选2021版课件一、位点专一性重组（site-specificrecombination）1、概念：发生在专一序列而顺序极少相同的DNA分子间的重组如：噬菌体基因整合到细菌染色体基因中2、特征：◘在特定的结合序列部位，有专一的酶催化断裂重接----产生精确的DNA重排◘都具有整合作用的两个基本特征a、典型的保守性重组b、发生在噬菌体和细菌DNA短同源序列的专一性核苷酸上22精选2021版课件二、λ的整合与切除1、实现机制：均是通过---细菌DNA和λDNA上特定位点之间的重组2、特定位点-----附着位点（attachmentsiteatt）◘E.coliattB含BOB’三序列23bp◘λphage

attP含POP’三序列240bp◘核心序列“O”完全一致

（同源部分）---位点特异性重组发生的地方23精选2021版课件3、整合过程◘整合后的附着位点为attL（BOP’）attR（POB’）◘整合位点---attB、attP切除位点---attL、attR◘整合过程需要λ整合酶

和寄主的整合宿主因子IHF共同作用24精选2021版课件溶源性细菌(lysogen)溶菌周期（lysis）原噬菌体25精选2021版课件4、整合分子机制◘核心序列O全长15bp，富含A-T◘发生在O内的重组交换位点相距7bp◘整合酶的结合位点：attP240bp、attB23bp◘attP位点的负超螺旋为重组所必须---加强了Int和IHF的亲和力

◘Int结合----核心序列的反向位点（切割位置）----结合在att臂上（臂与核心区靠近）26精选2021版课件intIHF27精选2021版课件◘整合体及其作用整合体（intasome）---Int和IHF结合到attP时的复合物◘整合体捕获attB说明-----

a、attB和attP的最初识别靠Int识别两序列的能力b、两序列的同源性在链交换时为重要因素28精选2021版课件第三节细菌中的转座成分29精选2021版课件一、转座成分概述1、转座子(元)或转座元件:基因组不必借助于同源序列就可以移动的DNA片段，它们可以直接从基因组的一个位点移到另一个位点。转座：转座元的转移过程。2、发现和发展◘1914A.Emerson1936Marcus.M.Rhoabes玉米果皮、糊粉层花斑突变玉米籽粒糊粉层色素不稳定遗传机理跳跃基因（jumpinggene）◘1947冷泉港实验室（美）BarbaraMcClintock30精选2021版课件a)不依赖供体序列与靶位点间序列的同源性b)转座不是简单的转移，涉及转座子的复制d)某些转座因子（Tn3）对同类转座因子的插入具有排他性

（免疫性）e)靶序列在转座因子两侧会形成正向重复f)转座因子的切除与转座将产生复杂的遗传学效应3、转座重组的特点c)转座插入的靶位点并非完全随机（插入专一型）31精选2021版课件二、转座子种类◘两种类型：简单转座子（simpletransposon）复合转座子（compositetransposon）◘共同特征：a）两端有20～40bp的相似编码区b）有编码转座酶基因1、插入序列（插入序列insertionsequenceIS）◘最简单，是细菌染色体、质粒和某些噬菌体的正常组分◘命名：IS＋编号（鉴定类型）长度700～2000bp32精选2021版课件◘特点：a）两端为转座酶的识别位点b）插入靶位点后会出现靶位点的正向重复（3～9bp）33精选2021版课件◘IS可以正反方向插入到DNA（宿主、质粒或某些噬菌体），常对插入位点后面的基因表达有所影响。34精选2021版课件a)Tn/TnAfamily

l具有IR、转座酶基因、调节基因（解离酶）l

Tn1(AmpR)Tn2(AmpR)Tn3(AmpR)Tn4(AmpRStrR)Tn5(KanR)Tn6(kanR)Tn7(StrRTmpR)Tn9(CamR)Tn10(TetR)

2.5kb20kb

Tn3IRTnpAResTnpRAmpRIR38bp38bp转座酶

regulatorβ-内酰胺酶

2、复合转座子◘两种类型35精选2021版课件b）两端重复序列为IS的复合转座子

e.g.

IS插入到功能基因两端，可能形成复合转座因子ISISISISLISR臂中心区臂transposition36精选2021版课件◘当两个IS组件相同时，其中任一个都可行使转座功能◘不同时，主要依靠一个37精选2021版课件3转座噬菌体Muphage

（巨型转座子）

C

repressorforA,BB33kd与转座有关A70kd转座酶U,S毒性蛋白attL,attR与寄主同源，反向重复，转座必需attLCABSUattR150bp1.5kb

G倒位区38kbPgin◘以E.coli为寄主的温和型噬菌体（溶源、裂解）38精选2021版课件◘Mu的插入途径a）侵入的Mu在溶源化过程中任意插入寄主DNA（两侧各5bp的靶位点序列重复）b）进入裂解生长后，复制产生后代MuDNA几乎全部插入寄主DNA中，并可继续转座（形成寄主DNA和Mu的共合体），噬菌体成熟——切段共合体——包装39精选2021版课件三、转座子的转作机制及模式◘三种类型：