单一顺序和重复顺序ppt课件.ppt

第三节单一顺序和重复顺序 一 单一顺序 Uniquesequence 二 重复顺序短片段的重复顺序可分为三种类型 1 directrepeats 又叫顺向重复 2 反向重复 invertedrepeats 3 回文顺序 Palindromicsequence 5 GTGAGCTCAC3 3 CACTCGAGTG5 1 单一序列 非重复序列 基因在基因组中只有一个或几个拷贝 真核细胞中占40 70 真核细胞的大多数基因是单拷贝的 但是单一序列中只有百分之几的序列是编码基因的 而原核基因组中 大多数的单一序列是编码基因的 2 正向重复 正向重复 directrepeats 又叫顺向重复 这种重复序列的方向是相同的 比如l噬菌体的复制起点中的重复序列以及真核转座因子Ty copia的两端 插入序列 转座子的两端的宿主序列以及端粒结构等 3 4 反向重复 Invertedrepeats 同一个序列的两个拷贝在一个分子中以相反的方向重复 相邻重复组成回文序列 由反方向互补的两个DNA片段组成 两个反转重复序列又叫回文序列 palindromesequence 呈两侧对称的序列 常存在于插入序列和转座子两端的结构元件中 5 6 7 画上荷花和尚画 书临汉字翰林书 正反相同 8 在高度重复序列中 有一种是反向重复序列 也叫回文结构 长度不等 从几个核苷酸到几百个核苷酸等 9 这种反向重复序列在基因组中很多 据推测可能与基因的复制 转录等调控有关 与DNA结合的蛋白质多以二聚体的形式结合 这时会发现结合位点的DNA多具有回文结构的特点 10 回文结构的意义 1 是限制性内切酶的识别位点 2 具有调节基因的表达作用 如色氨酸操纵子的前的弱化子 3 转录终止时的识别结构 4 有利于稳定RNA的结构和行使功能 5 基因工程中DNA序列的方便操作 11 三 轻度重复顺序和中度重复顺序 轻度重复顺序在基因组中含有2 10拷贝 酵母tRNA基因 人和小鼠的珠蛋白基因等 中度重复顺序长约300bp基因组中约有10 几千个拷贝的顺序如rRNA和tRNA基因tRNA基因一般都分布于基因组中 而rRNA常集中分布于核仁形成区 12 13 14 15 16 四Alu家族 长约300bp Alu顺序也称为短的分散因子 shortinterspersedelements SINEs 由RNA多聚酶III转录的 在基因组中30万个拷贝 在170bp处有一AluI的酶切位点 由两个130bp的串联重复顺序组成 在二聚体的右半部有31bp插入序列 此插入顺序来自7SLRNA Alu顺序有何应用价值 17 在人基因组中Alu基因家族是一个中等重复序列 长度在300bp左右 单倍体基因组中有30万份 分散在各染色体上 在170bp处有一个限制性酶切位点Alu 基因组中平均每5kb出现一次Alu序列 因此在基因的内含子以及基因附近的序列中有许多 18 Alu家族的每一个成员都很相似 由130bp的串联重复组成 常见的是二聚体形式 在右半部分的中部有一个31bp的无关序列插在中间 这个插入序列 IS 来自7SL 是信号识别蛋白SRP的一个成分 31bpIS 19 Alu家族的广泛存在说明其可能具有某种功能 但是目前还不十分了解 20 在小鼠体中有一种和Alu序列同源的序列叫做B1家族 约有5万个成员 重复单位为130bp 相当于Alu序列的一个单体 和Alu序列的同源性为70 80 21 Kpn 家族是中度重复顺序中仅次于Alu家族的第二大家族 用限制性内切酶Kpn 消化人类及其它灵长类动物的DNA 在电泳谱上可以看到4个不同长度的片段 分别为1 2 1 5 1 8和1 9kb 这就是所谓的Kpn 家族 Kpn 家族成员顺序比Alu家族更长 如人Kpn 顺序长6 4kb 而且更加不均一 呈散在分布 属于中度重复顺序的长分散序列 Kpn 家族的拷贝数约为3000 4800个 占人体基因组的1 22 Hinf家族 这一家族以319bp长度的串联重复存在于人体基因组中 用限制性内切酶Hinf 消化人体DNA 可以分离到这一片段 Hinf家族在单位基因组内约有50 100个拷贝 分散在不同的区域 319bp单位可以再分成两个亚单位 分别为172bp和147bp 它们之间有70 的同源性 23 五 高度重复顺序 卫星DNA satelliteDNA 隐蔽卫星DNA crypticsatellite 自私DNA selfishDNA 伊甸园DNA GardenofEdenDNA 小卫星 minisatellite 重复序列可变数 variablenumbertandemrepeatVNTRs DNA指纹 DNAfingerprints 24 高度重复是一种简单的重复序列 有的重复单位不超过6bp 但是重复的次数可以达到几十万次之多 故称为高度重复序列 也叫做卫星DNA 25 卫星DNA 是高等真核生物基因组重复程度最高的成分 由非常短的串联多次重复DNA序列组成 一般占基因组的10 30 因为其序列复杂性不高 所以有时称为简单序列DNA 卫星DNA以大的基因簇分布 100 3000kb 常位于异染色质的着丝粒 可能在染色体的功能中起作用 26 有一些比较复杂的卫星DNA据推测可能是从简单的短序列重复发展变化而来的 27 一般这些序列中的GC含量与其他的主体DNA不同 例如小鼠中为30 低于其主体DNA的42 GC含量 所以在进行氯化铯密度梯度超离心时 这些DNA由于密度小 会与主体的DNA带分开而出现在上面 所以称为卫星DNA 28 也有的卫星DNA密度比主体DNA密度大 出现在主体DNA的下面 隐秘的卫星DNA是指与主体DNA的密度类似 使用氯化铯密度梯度超离心不能分开的高度重复序列 但是可以通过其他的方法将其分离出来 29 人们开始时认为这些高度重复的DNA序列没有什么功能 近来发现与DNA复制 基因表达的调节 基因的转位 减数分裂时染色体的配对等过程有重要关系 30 等位小卫星DNA是指小卫星中含有的重复序列数目相同 反之 不等位小卫星DNA是指小卫星中含有的重复序列数目不同 31 卫星DNA 基本单位长度171bp小卫星DNA 基本单位长度15 65bp微卫星DNA 基本单位长度2 8bp 卫星小卫星微卫星DNA之间的基本差异 32 人类VNTRs的第一个探针 1985年由AlecJeffries制备在肌红蛋白基因的第一个内含子中分离出132bp的重复顺序内含4个长33bp的重复单位内有13bp为核心顺序 GGAGGTGGGCAGG 33 34 L1家族 长6500bp左右称为长的分散因子 longinterspersedelements LINEs 在基因组中约6万个拷贝由RNA多聚酶II转录的 属于一种转座因子 35 36 37 DNA 非重复序列 轻度重复序列 中度重复序列 高度重复序列 单一序列 一个基因组中只有一个拷贝 一个基因组中有2 10个拷贝 一个基因组中有10 几百个拷贝 一个基因组中有几百 几百万个拷贝 卫星DNA 小卫星DNA12 100bp 微卫星DNA1 5bp 38 基因簇 genecluster 功能相关 紧密连锁基因家族 genefamily 起源相同 结构功能相似假基因 pseudogene 加工假基因 processedpseudogenes 有以下的特点 缺少正常的内含子 3 末端有多聚腺苷酸 5 端的结构和mRNA的5 端十分相似 两侧有顺向重复顺序的存在 对以上特点作何推论 因此人们推测它似乎和mRNA一样经过了转录后加工 因此也称其为加工假基因 39 基因簇 genecluster 基因家族中的各成员紧密成簇排列成大串的重复单位 定于染色体的的特殊区域 基因簇少则可以是由重复产生的两个相邻相关基因所组成 多则可以是几百个相同基因串联排列而成 他们属于同一个祖先的基因扩增产物 也有一些基因家族的成员在染色体上排列并不紧密 中间还含有一些无关序列 但总体是分布在染色体上相对集中的区域 40 基因家族 genefamily 一组功能相似且核苷酸序列具有同源性的基因 可能由某一共同祖先基因经重复和突变产生 基因家族的特点 基因家族的成员可以串联排列在一起 形成基因簇 genecluster 或串联重复基因 tandemlyrepeatedgenes 如rRNA tRNA和组蛋白的基因 有些基因家族的成员也可位于不同的染色体上 如珠蛋白基因 有些成员不产生有功能的基因产物 这种基因称为假基因 a1表示与a1相似的假基因 41 不同的基因家族中成员的数目不等 功能也各异 基因家族的成员有的位于同一条染色体上 串联在一起 而有的分散在不同的染色体上 如果有的成员因为变异而失去了原有的功能 或不能再进行表达形成有功能的产物 则称为假基因 42 典型的基因家族 1 tRNA基因单倍体人基因组中1300个tRNA基因 tRNA基因簇 2 rRNA基因