果蝇的P因子.doc

目录1P因子2果蝇的P因子 P因子P因子又称备解素（properdin），是替代途径中除C3以外最先发现的一种血浆蛋白。现已探明，P因子以聚合体形式而存在：即三聚体（54%）、二聚体（26%）和四聚体（20%）都有，但特异活性的顺序依次为：四聚体三聚体二聚体。P因子为由4条相同的肽链（分子量各55kDa）组成的四聚体分子，链间以非共价键相连接，分子量为220kDa。P因子的生物学活性是以高亲和力与c 3bBb和C 3bnBb相结合，结合后通过发生构象改变而加固C3b与Bb间的结合力，从而可使其半衰期由2分钟延长至26分钟。另外，P因子还可封闭H因子的抑制作用，更增加了上述两种酶的稳定性及活性，有利于促进替代途径级联反应的继续进行。因此，P因子实际上是替代途径中的一个重要的正调节分子。因其常成为c 3bBb和C3bnBb复合物中的组成成分之一，故将其作为补体系统的固有成分在此一并描述。此外，在膜增生性肾小球肾炎病人血清中发现有一种C3肾炎因子（C3nephritic factor,C3NeF）实际为C 3bBb的自身抗体，也可与C3bBb结合而增加c 3bnBb的稳定性，使其半衰期处长10-30倍。 果蝇的P因子果蝇的P因子有两种类型，一类是全长p因子，长2 907 bp，两端有33bp的反向重复序列(IR)，有4个外显子，编码转座酶。含户因子的果蝇称P品系。另一类是不能编码转座酶，依赖于全长户因子才能转座移动的缺失型户因子。这类P因子都是活性户因子的中段缺失型衍生物。长度从05 kb到14 kb不等。果蝇P品系的基因组有3050份P因子拷贝，其中约三分之一是全长p因子。全长P因子的4个外显子编码转座酶，但只在生殖系细胞中实现完整的RNA剪接，生成有活性的转座酶，相对分子质量为87103。在体细胞中，RNA剪接不完整，最后一个内含子未除去，因而只有前面3个外显子编码产生只有66103的转座酶，是没有生物学活性的。这就是P因子在体细胞中转座的抑制元件。 当把最后一个内含子精确地除去，使第3和第4个外显子连接，如同在生殖细胞中发生正确RNA剪接，则这个经过处理的户因子照样可以在体细胞中转录。果蝇P因子转座的后果是出现杂种发育障碍(hybrid dysgenesis)。当P品系雄果蝇(带有全长和缺失的P因子)和M品系雌果蝇(不含P因子或只含缺失的P因子)交配时，可能由于雄果蝇DNA的进入而突然生成了转座酶，结果使很多的P因子发生转座，造成插入突变。这样杂交生下的子代出现染色体畸变和生育力下降。可是，M品系雄果蝇和M品系雌果蝇杂交，或者P品系的雌雄果蝇杂交，都不会出现这种生育障碍。其原因是雌果蝇基因组中完整的全长P因子不能激活缺失型P因子的转座。这表明细胞质对P因子的转座也有重要作用，细胞质起这种作用的称为细胞型(cytotype)。含P因子的P品系即为P细胞型，不含P因子的M品系为M细胞型。只有当含p因子的染色体出现在M细胞型中时，才会使杂种子代出现杂种发育障碍。目前认为，这是因为在P细胞型的卵细胞质中含有大量的相对分子质量为66103的P因子转座抑制元件，从而抑制了p因子的转座。 p因子及其他能产生杂种发育障碍的转座系统，因能有效地将相互杂交的群体逐渐地隔离开来，并在生殖细胞中引入新的突变，因而可能在物种形成中有重要作用。缺失型P因子可作为载体，在用外源基因填补其缺失的中间片段后，将这种重组DNA分子连同全长P因子一起注入M细胞型胚胎中。由此生成的果蝇的基因组的某些位置上将获得转入的外源基因。 在某些果蝇品系中杂种繁育迂到困难，当将这种品系的两个果蝇进行杂交产生的二倍体是“杂种不育”的品系。它们含有一系列缺陷，包括突变，染色体畸变，减数分裂的异常分离和不育，存这些相应的缺陷称为“杂种不育”（hybrid dysgenesis）。在果蝇中已鉴别出两个系统与杂种不育有关。在第一个系统中，果蝇分成为I（inducer）型雄果蝇和R（reactive）型雌果蝇杂交看来会降低生育力，但反交并不如此。第二个系统的果蝇分成为P型（父本贡献的，paternal contributing）和M型（母本贡献的，matenal contributing）图23-55表示M（）P（）后代不育，但反交P（）M（）后代可育。 不育原则上是配子细胞的一种现象。涉及P-M系统的杂交中，F1代具有正常的体细胞组织，在生殖细胞迅速开始分裂时，它们的性腺并不能发育。在和M雌果蝇杂交中P型雄果蝇的任何一条染色体都能导致不育。重组染色体的贡献表明，在每条P型雄果蝇染色体中的各区域也都导致不育。这表明P雄果蝇具有大量的P因子（P factors），这个因子存在于很多不同的染色体位置上。这些位置在P品系的个体之间也是不同的。而在M雌果蝇的染色体上都没有这种P因子。通过对杂种不育果蝇的W突变体的DNA作图发现，不育是P因子的存在所致导的。所有的突变都是由于W位点插入了DNA片段。这个插入顺序被称为P因子（P element）。P因子的插入形成了一种可转座系统。各个P因子长度不同，但序列同源。所有的P因了末端都具有31bp的反向重复。而且使靶序列产生8个bp的DR。长的P因子长2.9kb，有4个开放阅读框。短的P因子经常出现，其内部都缺失了。在某些较短的P因子中致少失去了产生转座酶的能力，但可以被完整P因子编码的酶反式激活。一个P品系果蝇带有3050拷贝的P因子，其中约1/3具有完整的结构。M品系中失去了这种因子。在一个P品系中，这些因子是作为基因组中没有作用的成份。但当一个P雄果蝇和M雌性杂交时它们被激活转座。来自P-M杂种不育果蝇的染色体中P因子插入到很多新的位点。典型的杂种不育果蝇染色体在热点发生断裂，所谓热点是对P因子敏感位点。P因子对M染色体的平均转座率约是每代一次。P因子的激活是组织特异性的：它仅发生在生殖细胞中。但P因子在体细胞和生殖中都转录。组织特异性是表现在以特殊方式发生变化。图23-57表示P因子的结构和转录。初始转录本存在2.5kb和3.0kb两种不同的长度，差别在于有的少掉了终止位点。在不同的组织中P因子可以产生两种蛋白。(1) 在体细胞组织中，仅前2个内含子被剪接。产生了ORFO-ORF1-ORF2编码区。它翻译成66KD的蛋白，这种蛋白是转座激活的阻遏物。(2) 在生殖系统中，3个都被剪切掉，4个阅读框全部拼接在一起形成mRNA，它翻译产生一个87KD的蛋白。这样蛋白是转座酶。 两种类型的表达证实了第3个内含子的剪接对转座是必要的。首先，若剪切连接在体外发生突变，并将P因子导入果蝇则不能完成转座激活；第二若第3个内含子缺失。ORF3在各组织中都会组入到mRNA中，那么体细胞也和生殖一样发生转座。 无论何时ORF3被拼接成阅读框，P因就变成为有活性的。这是一个关键的调控作用，通常它仅发生在生殖细胞中。是什么负责组织的特异拼接呢？体细胞中含有一种蛋白，它结合在第3个外显子上，阻止这个内含子的剪接。在生殖细胞中缺乏这个蛋白，因此可以剪接第三个内含子产生编码转座酶的mRNA。P因子的转座需150bp左右的末端DNA。转座酶结合在10bp的序列，这序列和31bp的IR邻接。通过一种Tn10式的非复制型“切割和粘贴”机制发生转座。（它以两种方式产生杂种不育。转座因子在新位置的插入可导致突变。在供体位点留下的断裂具有不利的影响。有趣的是一定比例的供体DNA缺口被同源序列所修复。若同源物有一个P因子，那么一个P因子存在于供体位点中可能是被修复时而产生的。若同源物中无P因子，那么修复后的供体位点也没有P因子。这样明显产生了一个精确的删除。杂种不育依赖于杂交的性别的定向，表明细胞质和P因子同样重要。细胞质的贡献被描述为细胞型（cytotyope）；在含有P因子的品系中有P细胞型，而缺少P因子果蝇品系具有M细胞型。杂种不育仅发生含有P因子的染色体进入M细胞型时，即雄性亲本有P因子，而雌性亲本却没有P因子的情况。细胞型表明一个可遗传的细胞质因子。当通过P细胞型的杂交（雌性亲本有P因子），对于与M雄性亲本杂交产生的后式来说杂种不育被抑制了。胞型的作用取决于66KD蛋白抑制转座的能力。这个蛋白质是卵中母体因子产生的。在P品系中必须要有足够的蛋白来抑制转座的发生。含有P因子的雌果蝇与无论是否带有P因子的雄果蝇杂交，由于P细胞型的存在抑制了转座酶的合成或激活。但当雌果蝇为M型时，在卵中无阻遏物，这样导致了来自雄果蝇中的P因子使生殖细胞中转座酶活化。P细胞型能对多代后代发挥作用，表明卵中必须要有足够的阻遏蛋白，而且也要相当稳定，通过成体传递到下一代的卵中。30年前在野外捕到的果蝇几乎都是M品系，而最近10年捕到的几乎都是P品系。这是否意味着在最近几年P因子家族侵入到果蝇的群体中了呢？P因子当它导入到一个新的群体之中便已高度侵入了；侵入因子可能起源于另一物种。由于杂种不育减少了品种间的杂交，是新种形成途径的一个步骤。推测杂种不育系统是在某些地