基础分子生物学.ppt

Chapter 2,Interrupted Genes 断裂基因,2.1 Introduction . 简介,真核生物基因组包含的断裂基因由间隔的外显子(exon表现在最终的RNA产物中的序列)和内含子(intron 从初始转录物中去除的序列)组成. 外显子序列在基因和RNA中的顺序是一致的,但由于内含子的存在,断裂基因的长度大于它的最终RNA产物的长度.,断裂基因表达成前体RNA, 内含子剪切除去后, 外显子剪接连接在一起, 而mRNA只含有外显子的序列.,2.2 An interrupted gene consists of exons and introns. 断裂基因由外显子与内含子组成.,内含子只在RNA的顺式剪接加工过程中被去除. 只有外显子中的突变才会影响蛋白质的序列, 但内含子中的突变会影响RNA的剪接从而抑制蛋白质的产生.,外显子在mRNA中的顺序与其在DNA中的相同, 但是基因长度与mRNA长度或蛋白质长度之间并不相关. 基因中AB之间的距离短; 但在mRNA(和蛋白质)中AB之间的距离比BC之间的距离长.,2.3 Restriction endonucleases are a key tool in mapping DNA. 限制性内切酶是DNA作图中的关键工具.,限制性核酸内切酶(Restriction endonucleases) 可以用来将DNA剪切成特定的片段. 用不同限制性内切核酸酶作用, 可产生一系列DNA片段, 通过叠加方法则可用于DNA作图.,限制酶作用产生的DNA 切割片段按照它们的大小而分开.,限制图谱表示的是DNA上以限定长度而分开的所有位点的线性次序. 该图确定了酶A和酶B的酶切位点, 它们由单酶切和双酶切消化所产生的不同片段来确定.,2.4 Organization of interrupted genes may be conserved. 断裂基因的组成结构可能是保守的,通过限制图谱或电子显微镜技术比较基因与它们的RNA产物, 如此内含子由于额外序列的存在而能被检测出来, 但最终的定义是通过比较序列而得出的. 比较不同生物的同源基因, 我们发现内含子的位置通常是保守的, 但是相应的内含子的长度变化可以很大. 内含子通常不编码蛋白质.,比较珠蛋白的cDNA和基因组DNA的限制图谱, 我们发现基因有两个内含子而cDNA中则没有. 在cDNA和基因组DNA中, 外显子限制图谱的排列是一致的.,内含子就是包含在基因中但在mRNA中缺失的一段序列(此处显示的是cDNA序列). 读框用交互开放和阴影区表示; 值得注意的是三个可能的读框被内含子中的终止密码子所阻断.,所有功能性-珠蛋白基因都是三个外显子的断裂基因结构. 图中标识的长度亦适用于哺乳动物-珠蛋白基因.,2.5 Exon sequences are conserved but introns vary 外显子序列保守而内含子序列变化多端,比较不同物种的相关基因, 我们发现相应的外显子序列通常是保守的, 而内含子序列则很少保守. 编码蛋白质的序列通常处于选择压力之下, 内含子由于没有选择压力, 因此比外显子的进化快得多.,小鼠maj和 min珠蛋白基因在编码区密切相关, 但在两侧区域和大的内含子中则不同.,2.6 Genes can be isolated by the conservation of exons. 通过外显子的保守性可以分离基因,通过确定在多种生物中出现的片段来鉴定编码区域, 而外显子的保守性可以作为这种鉴定的基础.,外显子捕捉技术中用到一种特殊的剪接载体. 如果基因组片段中含有一个外显子, 那么它的序列可以在细胞质RNA中被发现; 但如果基因组片段中只由内含子中的序列组成, 那么剪接就不会发生, 且mRNA中也不会运输到细胞质中.,2.7 Genes show a wide distribution of sizes. 基因大小的变化范围很大,酵母中大多数基因是非断裂基因, 但在高等生物中大多数基因是断裂基因. 外显子通常短小, 典型的外显子编码不到100个氨基酸. 在低等真核生物中内含子短小, 但在高等真核生物中内含子的长度变化范围在几十kb之间. 一条基因的总长度主要由它的内含子所决定.,酵母中大多数基因是非断裂基因, 但果蝇和哺乳动物中大多数是断裂基因.,酵母基因比较小, 而果蝇和哺乳动物的基因大小的变化范围广, 有的基因可以有很大的变化.,编码蛋白质的外显子通常很短.,内含子大小的变化范围可以从很短到很长.,2.8 Some DNA sequences code for more than one protein. 一些DNA序列编码一种以上的蛋白质.,交替使用起始或终止密码子可产生两种蛋白质, 其中一种蛋白质片段的结构与另一种相当. 当两条重叠基因使用不同读框翻译时, 非同源的蛋白质序列可以由相同的DNA序列翻译得到.,差异(可变)剪接方式可包含或去除一定的外显子, 从而产生在一定区域出现或缺失的同源蛋白质, 这可以采用包含或去除一些外显子或在两个外显子中选择其一的方式而实现.,通过在不同的起始位点起始表达或在不同的终止位点终止表达, 一条基因可以翻译出两种不同的蛋白质.,通过使用不同的读框, 两条基因可共享一段DNA序列.,可变剪接产生肌钙蛋白T的和两种类型.,可变剪接使用相同的前体mRNA, 产生的mRNA含有不同的外显子组合.,2.12 Is all genetic inf