分子生物学：重组和转座课件

第二章染色体与DNA

遗传物质的分子结构和性质

基因组和染色体

DNA的复制DNA损伤与修复重组和转座没有遗传重组就没有进化没有遗传重组就没有进化重组同源重组(homologousrecombination)或普遍性重组（generalizedrecombination）真核生物中发生在减数分裂期位点特异性重组(site-specificrecombination)

转座重组：转座子模板选择（copychoice）RNA病毒同源重组Holliday模型分支端化（branchmigration）Holliday模型的疑问Holliday模型能够较好解释同源重组现象，但也存在问题。该模型认为进行重组的两个DNA分子在开始时需要在对应链相同位置上发生断裂。DNA分子单链断裂是经常发生的事，但如何保证两个分子能在同一位置发生断裂？位点特异性重组位点特异性重组是在专一酶的作用下，在DNA特异性序列之间进行重组。此过程往往发生在一个特定的短的（20-200bp）DNA序列内（重组位点）。噬菌体溶原途径的整合、抗体基因的重排等都是位点特异性重组。重组位点的特性每个重组位点由一对对称排列的重组酶识别序列构成，识别序列中间是一个短的不对称序列，称为交换区（crossoverregion），DNA的断裂和重新连接就发生在交换区。λ噬菌体的整合λ噬菌体DNA编码的λ整合酶(λintegrase,Int)能指导噬菌体DNA插入E.coli染色体DNA中。λ整合酶在λ噬菌体与宿主的两个特定位点之间催化重组的进行，这两个特异重组位点称为附着位点(att)。噬菌体的附着位点attP长度240bp，以POP’表示；细菌相应的附着位点attB只有23bp，以BOB’表示。二者含有共同的核心序列15bp（O区）。转座重组有一种异常的重组类型，是一段DNA序列插入到另一段DNA序列中，而不依赖于序列同源性。这种使某些元件从一个位置向其他位置的移动方式是转座(transposition)。这段可以发生转座的DNA元件，称为转座子(transposon)转座中涉及的机制依赖于DNA链的切割和重接，因此与重组过程联系起来。转座重组会破坏染色体上基因的排列顺序。所有生物的基因组中均有转座子转座子的特点转座子是不必借助同源序列就可以移动的片断,即转座作用与供体和受体的序列无关;原核生物和真核生物都有转座子;转座序列可沿染色体移动,甚至在不同染色体间跳跃(跳跃基因)转座子对基因组而言是一个不稳定因素，它可导致宿主序列删除、倒位或易位，并且其在基因组中成为“可移动的同源区”。位于不同位点的两个拷贝转座子之间可以发生交互重组，从而造成基因组不同形式的重排。有些转座子与基因组的关系犹如寄生，它们的功能只是为了自身的扩增与繁衍，因此被称为是自私的DNA。DNA转座子DNA转座子上携带作为重组位点的DNA序列，以及参与重组的蛋白质的基因（转座酶基因）。转座子两端的重组位点以反向重复排列（25-几百bp），并且带有重组酶（转座酶，transposases；有时称整合酶，integrases）识别序列。靶重复序列（targetsiteduplications）是紧邻在转座子两端的短的重复序列（2-20bp），为正向排列；产生于重组过程。5’-CCCAGAC-3’3’-GGGTCTG-5’5’-GTCTGGG-3’3’-CAGACCC-5’5’-ATAGCCTGA-3’3’-TATCGGACT-5’5’-ATAGCCTGA-3’3’-TATCGGACT-5’最简单的细菌转座子——插入序列产生于重组过程转座子带有自身的转座酶的基因，除此之外也可能会携带一些其它基因（编码的蛋白质可能调控转座或为转座子或宿主细胞提供一些价值的功能）转座作用的机制按转座子转座过程是否发生复制，可分为：非复制转座(nonreplicativetransposition)：又称为保留性转座(conservativetransposition)，转座子从原来位置上切除下来转入新的位置，其两条链均被保留。复制转座(replicativetransposition)：则在形成靶部位与转座子连接中间体后即进行复制。通过复制使原来位置与新的靶部位各有一个转座子。复制式转座如Tn3非复制式转座如Tn10聚腺苷酸反转录转座子不含终端反向重复序列；它的两端含有完全不同的序列:5‘UTR(untranslatedregion),3’UTR(untranslatedregion)和poly-A序列；两端也有短的靶重复序列（targetsiteduplications）;带有2个基因ORF1和ORF2；ORF1编码一个RNA结合蛋白