转座因子的遗传分析

转座因子的遗传分析一概念及转座因子的发现一、转座因子（转座元）转座因子：能够在染色质或质粒上转移座位的DNA功能单位（transposableelement）。特点：

1.自身携带有转座酶基因，末端有反向重复序列;2.转座过程中出现共联体；

3.转座以后,原来的转座子依然保持在原位，而在靶序列上复制了一个转座子;4.转座完成以后可以在靶序列上造成同向重复序列.第2页,共34页，2024年2月25日，星期天一、转座基因：Mcclintock于1941年通过对玉米胚乳颜色的研究，提出生物体可以在不同的染色体间转移，即跳跃基因假说。前述F+菌株中的F因子即为跳跃基因，通过自身的IS（Insertedsequence）随机地插入到细菌的基因组中，而变成Hfr菌株。第3页,共34页，2024年2月25日，星期天40年代初，McClintock研究玉米花斑糊粉层和植株色素产生的遗传基础发现色素变化与一系列染色体重组有关。

染色体的断裂或解离(dissociation)有一个特定位点(Ds)。但Ds并不能自行断裂，受一个激活因Ac(ac-tivator)所控制。

Ac可以像普通基因一样进行传递，但有时表现很特殊，可以离开原座位转移到同一个或不同染色体的另一座位。

Ds也能移动，不过只有在Ac存在时才能发生。

McClintock把Ac和Ds称为控制因子或转座因子“控制因子”假说。

JacobP.A.和MomodL.（1961年）发表乳糖操纵子模型和控制基因理论，McClintock的“控制因子”假说才开始重新引起人们的注意。

第4页,共34页，2024年2月25日，星期天1932年，美国遗传学家B.McClintock发现玉米籽粒色斑不稳定遗传现象。1951年首次提出转座子的概念，认为在基因组的不同区域存在可移动的控制因子，controllingelement。1983年获诺贝尔奖。第5页,共34页，2024年2月25日，星期天DNAtransposableelementMcClintock第6页,共34页，2024年2月25日，星期天第7页,共34页，2024年2月25日，星期天二、转座基因的特点：1、DNA序列分析表明，转座基因两端的核苷酸碱基顺序完全相同或相近，但方向相反，即所谓反向重复序列（invertedrepeatsequenceIR）。第8页,共34页，2024年2月25日，星期天CCCAGACGTCTGGGGGGTCTGCAGACCC质粒DNA（双链）中部基因变性，复性IS序列CAGACCCGTCTGGG单链单链之间由于互补形成茎环结构第9页,共34页，2024年2月25日，星期天2、转座基因的转移不是IS序列从某一位置切离，而后插入到染色体新的位置，而是通过复制及重组过程，在新的位置插入，同时新位置的转座子两侧出现正向重复序列第10页,共34页，2024年2月25日，星期天第11页,共34页，2024年2月25日，星期天IS整合到一个新的靶部位时，在插入部位两侧形成正向重复序列：ACGATGTCGCAGAGTATGCTGCTACAGCGTCTCATACGISACGATGTCGCAGAGGTCGCAGAGTATGCTGCTACAGCGTCTCCAGCGTCTCATACGIS正向重复序列正向重复序列第12页,共34页，2024年2月25日，星期天二、原核生物转座因子的类别：一、原核生物中的转座子

1.插入序列（insertedsequence,IS)：长度在768-5700bp,两端具几~几十bp的反向重复序列第13页,共34页，2024年2月25日，星期天含有Is的质粒经变性后形成柄环结构第14页,共34页，2024年2月25日，星期天当一个IS插入“靶”DNA后，其两端会出现一小段正向重复序列（约5-11个核苷酸对）。插入位点形成正向重复序列的机制第15页,共34页，2024年2月25日，星期天二、转座子：大(2000-25000bp)，转座有关的基因,抗药性及其他基因，两端具相同或同源序列。如IR序列。三、转座噬菌体：Mu噬菌体与其他温和性噬菌体的差别：其基因组不论在进入裂解周期或处于溶源状态都可随机整合到宿主染色体的任何位置，且游离的和已整合的基因次序是相同的.使宿主菌获得一定特性Tn3的结构模式图第16页,共34页，2024年2月25日，星期天17

DsCC突变AcDsC回复突变Ac：激活因子玉米的激活—解离系统（Activator-Dissociator,Ac-Ds）三、真核生物的转座子第17页,共34页，2024年2月25日，星期天18转座元件的结构:真核生物的转座元件

Ac-Ds系统：

Ac：4565bp

末端反向重复序列（11bp）自主元件转座酶基因

Ds：Ac的缺失序列，结构多样末端反向重复序列（6~13）非自主元件第18页,共34页，2024年2月25日，星期天第19页,共34页，2024年2月25日，星期天四、转座的分子机制第20页,共34页，2024年2月25日，星期天第21页,共34页，2024年2月25日，星期天第22页,共34页，2024年2月25日，星期天动画第23页,共34页，2024年2月25日，星期天第24页,共34页，2024年2月25日，星期天3、转座过程伴随着共联体的出现：共联体：为两个或两个以上的复制子通过共价连接起来成为一个复制整体。4、转座因子不仅在原核生物，而且在真核生物都有发现，可能是生物进化的一种特殊机制三、转座机制模型：A.Shapiro（1979）提出Tn3转座模型：1、切开：Tn3转座酶切开受体质粒的靶序列识别反向重复序列，从转座子3’端切开第25页,共34页，2024年2月25日，星期天2、连接：供体与受体结合成为共联体（Shapiro中间体）3、复制：由DNA聚合酶进行修复补上缺口，由连接酶连接。4、重组：特点位点重组，共聚体分离。第26页,共34页，2024年2月25日，星期天3’供体切出IRIR5’3’3’3’3’5’5’5’5’5’5’5’3’3’3’3’供体与靶位点靠近，发生链交换3’3’3’3’5’5’5’5’Shapiro中间体靶DNA非复制型转座第27页,共34页，2024年2月25日，星期天5’5’5’5’3’3’3’3’复制方向，缺口连接位点专一性重组3’3’3’3’5’5’5’5’IRIR第28页,共34页，2024年2月25日，星期天五、转座的遗传效应及其应用：1、可以插入新基因（ampR、terR等）2、某些转座子带有功能基因，引起显性突变。3、由于带有正向或反向重复序列，会造成宿主染色体结构变异（缺失、倒位等）。4、具有明显的基因调控开关作用。5、增加同源序列的整合。6、在靶序列上引入新的转座子序列，原来序列保持不变；第29页,共34页，2024年2月25日，星期天第30页,共34页，2024年2月25日，星期天第31页,共34页，2024年2月25日，星期天第32页,共34页，2024年2月25日，星期天转座因子的应用：1.克隆目的基因及根据突变型研究基因功能：

从带转座因子生物中筛选出在发育、生理与