DNA的重组与转座.ppt

1,第7章 DNA的重组与转座 Section 7 DNA recombination and Transposition,同源重组（homologous recombination) 位点特异性重组( site-specific recombination) 转座作用(transposition) 逆转录转座子(retrotransposons),2,同源重组（Homologous recombination）,同源重组:在有相同或近于相同碱基序列（75bp以上）的DNA分子之间的遗传交换，发生在减数分裂过程。 同源重组具备的条件： 1）两条同源双链DNA分子紧密结合； 2）两个DNA链上同一个部位的单链断裂 Holliday 模型（同源重组的分子模型）,3,Chapter F4 DNA重组 （DNA recombination),chi,Holliday结构,4,5,同源重组的酶学机制,细菌Ecoli的同源重组过程上图 （1）两条同源双链DNA分子排列在一起 （2）核酸酶和RecBCD蛋白质复合体在DNA特定序列chi(GCTGGTGG)上产生缺口 (3) 5-端切口被RecA蛋白包裹形成RecA-ssDNA细丝，这些细丝相互交换并寻找相对的DNA双螺旋上的相应序列，形成Holliday结构。 （4） Holliday的中间体以两种方式中的一种拆分为两个DNA双螺旋。,6,与DNA重组有关的酶 (Enzyme in the DNA recombination),7,细菌的同源重组,细菌的基因转移有四种机制： 1.接合(Conjugation) 2.转化(Transformation) 3. 转导(Transduction) 4.细胞融合(Cell Fusion),细菌可以通过多种途径进行细胞间基因转移，并通过基因同源重组以适应随时改变的环境。,8,细菌的接合作用（Bacterial Conjugation),9,细菌的遗传转化(Bacterial genetic transformation),转化Transformation,Competent cell,10,Eletroporation,Gene gun or Particle gun,11,转导(Transduction), bacteriophages,细菌的细胞融合(Cell Fusion),12,位点特异性重组Site-specific recombination,位点特异性重组指非同源DNA的特异片断之间的交换重组，发生在特殊的位点（重组位点）上，此位点含有短的同源序列，供特异的重组酶和辅因子识别。 特异位点重组的结果决定于重组位点的方向和位置。如图：,13,位点特异性重组的例子： 1.噬菌体DNA的整合与切除； 2. 细菌的特异位点重组；,1.噬菌体DNA的整合与切除： 噬菌体将自身的基因组插入E.coli染色体的特定位点，两者DNA上的连接位点处有15bp的序列是相同的。（下图）,14,15,2. 细菌的特异位点重组,特异重组位点14bp,16,沙门氏菌H片段倒位决定鞭毛相转变,17,DNA的转座(DNA Transposition),转座子的概念（Transposon introduction) 转座子的分类 (Transposon types) 转座过程发生的机制(The mechanism of Transposition) 转座子转座的特征(The Character of Transposition) 转座引起的遗传学效应 真核生物的转座因子(The Transposable element in Eukaryote),18,转座子的概念（Transposon introduction) 转座子transposon: 基因组中可以移动的一段DNA序列 转座：一个转座子由基因组的一个位置转移到另一个位置的过程称之。转座作用也称做异常重组。 转座子的发现：1941年，Barbara McClintock在玉米上发现,19,20,Proffessor Barbara McClintock,1983年,21,Chapter F4 DNA重组 （DNA recombination),转座子的种类 （1） IS (Insertion sequence)元件或插入序列（原核生物）：细菌的一小段可转座元件，它可以插入到基因组的数个部位中。目前发现的有10余种，大小约为1-2kb。 结构特点：含一个转座酶基因，编码与转座有关的蛋白质；两侧为短的（20bp）末端反向重复序列。 功能：使转座子相邻的片段转座。转座子也具有穿越原核种间障碍的能力。 插入过程：图,22,23,（2）Tn转座子（复合型转座子） 特点： 1）含一个转座酶基因，基因末端为反向重复序列； 2）中间含有标记基因； 3）转位后，靶位点成为正向重复序,24,转座过程发生的机制(The mechanism of Transposition),根据转座过程中是否发生复制分为复制型转座和非复制型转座。,25,非复制型转座,复制型转座,26,转座子转座的特征(The Character of Transposition),转座不依赖recA 转座后靶序列重复 转座子的插入具有专一性 转座具有排他性 转座具有极性效应 活化临近的沉默基因 区域性优先,27,转座引起的遗传学效应,1.引起插入突变 2.在插入位置染色体DNA重排而出现新基因 3.影响插入邻近基因的表达，使宿主表型改变 4.转座子插入染色体后引起两侧染色体畸形,28,真核生物的转座因子(The Transposable element in Eukaryote),玉米的控制元件 Ac-Ds转座系统(activator-dissociation system) Ac(4563bp)是自主控制因子，或称激活因子。 Ds是非自主因子，又称解离因子。,29,30,逆转录转座子(retrotransposons),逆转录转座子也就是反转录转座子， 如酵母中6kb的Ty元件，特点： Ty元件两侧为长末端重复序列（LTR），插入过程为DNA 反转录RNA DNA双螺旋中 插入其他地方,31,思考题： （1）简述DNA重组的类型及特点？与DNA重组有关的酶主要有哪些？ （2）用简图画出DNA同源重组的Holliday模型。 （3）细菌 基因转移的主要途径有哪些