精减4重组-13硕课件.ppt

DNA重组（DNA recombination） DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合，即核苷酸序列的交换、重排(rearrangement)和转移现象，称为DNA重组。 重组产物称为重组体DNA。 DNA重组的广泛性 广泛存在于各类生物 真核生物基因组间重组多发生在减数分裂时同源染色体之间的交换。 细菌及噬菌体来自不同亲代两组DNA之间可通过多种形式进行遗传重组。 DNA重组的生物学意义 迅速增加群体的遗传多样性 通过优化组合积累有意义的遗传信息 参与许多重要的生物学过程 为DNA损伤或复制障碍提供修复机制---重组修复 某些生物的基因表达受DNA重组调节 DNA重组的特点 DNA重组在相应序列之间精确发生，在重组染色体上既不多加也不丢失任何碱基。 重组可分为三种类型，其共同点是在两个DNA双链之间发生物理性物质交换。 不同类型发生的机制不同。 DNA重组机制 一、同源重组(homologous recombination) 二、位点特异性（专一性）重组(site-specific recombination) 三、转座重组(transposition recombination) 一、同源重组(homologous recombination) 一般性重组(general recombination) 是在两个DNA分子的同源序列间直接进行交换的一种重组形式。 真核生物中，同源重组发生在减数分裂时期 细菌的转化、接合、转导 一、同源重组 1 Holliday模型 Robin Holliday于1964年提出 2 大肠杆菌同源重组的分子基础 1 Holliday模型 Holliday模型形成小结 1 重组始于双链断裂与再连接（两条同源序列先整齐排列） 两个配对双链DNA的同源链中相应位点发生断裂 2 通过分支迁移产生异源双链 重组结合点能够沿双链移动 3 形成Holliday中间体 4 Holliday中间体切开并修复，切口方向决定重组结果 片段重组体（前后两个切口在同一条链上） 　　拼接重组体（前后两个切口在不同链上） DNA在分支点形成带有一些单链十字形Holliday中间体 同源重组双链之间进行连接所需要的同源区域最短是多少？通过质粒及噬菌体把短的同源序列引入细菌的实验表明，如果同源区小于75bp则重组频率降低。 2 大肠杆菌同源重组的分子基础 在细菌中识别重组位点 重组仅涉及DNA分子的限定区域而不是完整的染色体 重组的一般过程是相同的： 1）两条序列先平行排列，然后两条序列的其中一条单链 均发生断裂 2）断裂分子的一个单链与其同源双链相互作用 3）配对区域延伸-----分支迁移 4）内切核酸酶消化同源双链 2 大肠杆菌重组的分子基础 每一步都需要酶的催化 重组（Recombination）有关的酶 RecA蛋白与RecBCD系统 RuvA 、RuvB和 RuvC蛋白 RecA蛋白及其功能 在E.coli中，RecA蛋白参与重组是最关键的步骤 1 诱发SOS反应 －－作为共蛋白酶(co-protease)促进LexA蛋白的水解；是SOS反应最初发动的因子 2 促进DNA单链的同化 单链同化即指单链与同源双链分子发生链交换，从而产生重组过程中的DNA配对、Holliday中间体形成、分支迁移等步骤。 重组修复 RecBCD系统及其功能 1 任何部位的单链DNA都能借助RecA蛋白与同源双链 　DNA进行链交换。 2 单链DNA可由多种途径产生。 3 RecBCD酶是产生参与重组的DNA单链的主要途 　径，产生3’单链末端。该酶的亚基分别由基因recB、 　recC和recD编码。 RecBCD系统及其功能 具有三种酶的活性 1 依赖于ATP的核酸外切酶活性 2 可被ATP增强的核酸内切酶活性 3 ATP依赖的解螺旋酶活性 Χ序列及其功能 是一段特殊的碱基序列，其一致序列是 5’-GCTGGTGG 它的存在能显著提高重组的频率 能在重组过程中调节RecBCD的酶活性 作为其从3’-5’外切酶活性转变为5’-3’外切酶活性的信号 RuvA 、RuvB和 RuvC蛋白 RuvA蛋白识别Holliday连接，协助RuvB蛋白催化分支的迁移。以一种特别的方式形成四聚体，呈四重对称。 RuvB蛋白是一种解链酶，催化重组中分支的迁移，是一种环状六聚体蛋白。单独结合DNA的效率并不高，需要RuvA的帮助。 RuvC蛋白是一种特殊的核酸内切酶，在重组中促进Holliday连接的分离，又称拆分酶，是一种二聚体蛋白。其作用具有一定的序列特异性，其作用的一致序列为5’-(A/