同源重组的分子机制_2.ppt

1、上一课重点内容回顾,连锁与交换规律 两点测交 三点测交 *相关概念：交换值、重组率、遗传干涉、并发系数、 染色单体干涉等 四分子遗传分析 着丝粒作图 两个连锁基因作图 *概念：顺序四分子、第一次分裂分离（MI模式）、 第二次分裂分离（MII模式）等,上一课重点内容回顾,相关概念：四分子、顺序四分子、第一次分裂分离(MI模式)、第二次分裂分离(MII模式)、子囊型(PD、NPD和T),第六章 同源重组的分子机制,同源重组：依赖大范围的DNA同源序列的联会，重组过程中，两个染色体或DNA分子交换对等的部分。 例：同源染色体非姐妹单体交换； 细菌的转化、转导、接合； 噬菌体的重组,一、概念,条件：,

2、2个DNA分子序列同源； 不同物种同源重组所需的最小的同源序列不同；,解释同源重组分子机制的模型：,断裂和重接模型 1937年，Darlington提出； 模板选择复制模型（copy choice ） Belling J.首先提出，1933年又撤回； 1948年，Hershey再次提出； 霍利迪(Holliday)模型 1964年Robin Holliday提出； Meselson-Radding模型 1975年Meselson Radding提出；,同源重组的分子机制,第四章 同源重组的分子机制,断裂重接模型和模板选择复制模型存在的问题,断裂重接模型：不能解释基因转变和极化子现象； 模板选择

3、复制模型： (1) 违背了半保留复制； (2) DNA复制在S期，重组在偶线期，不应同时发生； (3)不能解释3线和4线交换；,二、Holliday模型,依据：基因转变 证据：细菌重组chi结构,(一)、过程,1. 同源的非姐妹染色单体联会; 2. DNA内切酶在非姐妹染色单体的相同位置同时切开两个方向相同的一条单链； 3. 切开的单链交换重接; 4. 形成交联桥结构； 5. 分支迁移：形成一大段异源双链DNA(Holliday结构) 6. 绕交联桥旋转1800，形成Holliday异构体； 7. 切开与重接： 左右切，形成非重组体 上下切，形成重组体。,无论 Holliday 结构断裂是否导

4、致旁侧遗传标 记的重组，它们都含有一个异源双链区。,支持Holliday遗传重组模型的证据： 1、形态学上，Holliday中间体(Chi 结构)的电镜照片；,两个环状DNA分子配对、断裂、重接形成“8”字型结构中间物，根据切割的位置不同，可分别形成两个亲本环、大的单体环或者是滚环结构，也可以形成“” 结构。,Holliday模型同样适用于环状DNA间的重组,2,支持Holliday遗传重组模型的证据： 1、形态学上，Holliday中间体(Chi 结构)的电镜照片； 2、异源双链形成时，产生碱基错配导致与重组相关联 的基因转变的发生；,1、异常分离与基因转变 粗糙脉孢菌： pdxp：酸度敏感

5、的VB6依赖型 pdx： 酸度不敏感的VB6依赖型,(二)、基因转变及其分子机理,+ pdxp pdx +,585个子囊中,?,- + - + + + + -,- + - + + + + -,- + - + + + + -,- + - + + + + -,- - - + + + + -,- + - - + + + -,- + - + + - + -,基因转变(gene conversion)：一个基因转变为它的等位基因的遗传学现象（源于基因内重组）。,粪生粪壳菌(Olive): g+ g -,半染色单体转变,染色单体转变,120/200000 100/200000 16/200000,在5：3

6、和6：2分离的子囊中，约有30%也在g基因两侧 发生重组； 发生基因转变的子囊中，基因转变和遗传重组都发生 于同样的两个染色单体上的子囊的比例高达90%；,2、基因转变的分子机制,基因转变的实质：重组过程中留下的局部异源双链区，在细胞内的修复系统识别下不同的修复产生的结果；,a,b,a,b,A,B,A,B,C,T,G,A,异源双链区,D/d,D/d,左右切,a,B,a,B,A,b,A,b,T,C,G,A,异源双链区,D/d,D/d,上下切,A,A,a,a,G,A,C,T,B,B,b,b,A,A,a,a,b,b,B,B,G,A,T,C,Holliday 模型中，由于重组而产生的异源双链区存在不配

7、对碱基，可被细胞内的修复系统能够识别并以一条链为模板进行切除修复： (1). 两个杂种分子均未得到校正，有丝分裂后分离形成4:4或 3:1:1:3的异常孢子分离比，属于半染色单体转变； (2). 一个杂种分子得到校正，另一条未校正，有丝分裂后分离形成 5:3 或 3:5 的分离比，属于半染色单体转变； (3). 两个杂种分子都被校正到同一种类型，有丝分裂后分离形成 6:2或2:6 的分离比，属于染色单体转变； (4). 两个杂种分子都被校正到不同类型，有丝分裂后分离形成 4:4 分离比，未出现基因转变；,Holliday 模型中为对称的杂合双链，而实际情况有不均等分离现象，1975年Mesel

8、son-Radding 提出模型解释这种不对称重组现象；,三、Meselson Radding模型,修复校正：若一个杂种分子被校正为野生型(突变型)，另一个未被校正,+/+ +/g +/g g/g,+ + + + g + g g,+ + g + + + g g,修复校正：若一个杂种分子被校正为野生型，另一个未被校正,+ + + g + + g g,+ + + + + g g g,+/+ +/g +/g g/g,+ + g + g g g g,+ + g g + g g g,修复校正：若一个杂种分子被校正为突变型，另一个未被校正,+ + g g g + g g,+ + + g g g g g,Meselson-Radding 模型,困难,负干涉：两个邻近基因，或者是同一基因不同突变点间，双交换的频率比预期高，并发系数C1，即一个区域的交换引起邻近区域交换的增加； 局部负干涉：有些噬菌体、细菌或真菌的某些局部位点明显的出现负干涉的现象；,(五) 基因转变与高度负干涉,基因转变时的高度负干涉：伴随重组的基因转换常常