重组的类型机制与转座(self)要点.ppt

第十二章 重组与转座 引言 可遗传的变异是生物适应和进化的基础; 遗传物质发生变异的来源包括两个方面： 突变：基因结构或染色体的数目、结构改变； 重组：染色体或基因序列发生重排及新的组合； 基因重组是遗传的基本现象； 无论高等真核生物，还是细菌、病毒都存在； 不仅在减数分裂，而且在高等生物体细胞中； 不只在核基因，而且在细胞质基因之间； 重组是遗传学的灵魂； 没有重组就没有生物的进化； 没有重组就没有现代的分子克隆技术 一、重组的概念及类型 1.重组概念 广义/细胞学水平上：由于独立分配或交换而在后代中出现的新基因的组合过程； 狭义/分子水平上：基因的交换或重排而导致的新基因的组合过程，即2个DNA分子间或一个DNA分子的不同部位间,通过断裂和重接,交换DNA片段从而改变基因的组合和序列. 2. 重组类型： （1）同源重组(Homologous recombination) （2）位点特异性重组 （3）异常重组 （一）同源重组(Homologous recombination) 1.同源重组的概念：指DNA同源序列间的重组.常涉及大片段同源DNA序列之间的交换。是重组中的普遍形式，又称普遍性重组（generalized recombination） （1）交互重组：多数真核生物减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色体单体或DNA分子间相互交换对等的部分； （2）单向重组：在细菌转化、接合和普遍性转导中，仅受体发生重组，供体并未发生重组。（依赖RecA重组） 2. 同源重组的特点 负责同源重组的蛋白质因子无碱基序列的特异性要求，只要两个DNA分子的序列的同源区足够长，就可以在序列的任何一点发生重组。 如： 大肠杆菌活体重组要求有20-40bp相同； 枯草芽孢杆菌基因与质粒重组，要≥70bp 哺乳动物的同源区应达到150bp以上； 可通过同源重组将外源基因定位整合到细胞基因组。 （二）位点特异性重组（site-specific recombination） 重组发生在特殊的位点上：只涉及特定位置的短同源区或特定的碱基序列之间； 由特定重组蛋白因子识别专一性DNA序列：重组时发生精确的切割和连接反应； 属于非同源特定片段间的重组。最典型的如：λ噬菌体的att位点整合到大肠杆菌的基因组中； （三）异常重组（ Illegitimate recombination） 完全不依赖于序列间的同源性而使一段DNA序列插入到另一段中。 形成重组分子时往往依赖于DNA复制而完成重组过程，因此又称复制性重组 转座因子（transposable element）：细胞中能改变自身位置的一段DNA 序列 二.同源重组的分子机制 交叉学说与断裂重接模型 Holliday模型 （1）交叉学说与断裂重接模型 1909年 janssens 提出交叉型假说：每次交叉表明父母本的一条染色单体接触、断裂和重接，形成一个新的组合，其他两条染色单体仍保持完整状态； 1937年Darlington提出重组的断裂和重接模型：减数分裂中同源染色体相互分离就像将绳子的两股分开一样会产生扭曲，为消除张力，两姐妹染色体单体在对应位点发生断链，然后非姐妹染色体单体的“断头”相互重接，产生重组。 根据该模型重组始终是交互的，如在一个杂合体，如果一条染色体把基因A交给同源染色体，则同源染色体必然把基因a反过来交给他； 要求两染色单体在相应的位点上断裂，然后以新的组合连接起来，或者从分子水平上要求两DNA分子在同一碱基对间断裂，然后互相以新的组合连接起来，否则重组产物的长度就会改变； 基因转变现象（gene conversion） 真菌类减数分裂的正常分裂：重组通常是交互的，例如一个杂合体中，如果以染色体把基因A交给他的同源染色体，则同源染色体也会把a基因交回给他。则一个位点上的两等位基因分离时，子囊应该呈现 4：4分离 真菌类的异常分离现象：1930年德国遗传学家Winkler在链孢霉的重组产物中发现异常的5：3（约0.06%）和6：2（约0.05%）的分离比。 链孢霉的生活史 脉孢霉减数分裂 基因转变的显著特点 子囊中所形成的4个孢子对中，同一孢子对的两个孢子基因型不同； 异常分离的子囊中，约有30%与其相邻的两侧标记连锁基因之间发生交换和重组； 在有基因转变的子囊中，基因转变和遗传重组都发生在同样两条染色单体的子囊比例竟高达90%。即基因转变和重组是密切相关的。 见书p206-207 由于重组出现了完全野生型的孢子对++，但没有重组的对应产物——双突变型的孢子对pdx pdxp,但是，尽管pdxp位点出现异常分离，其右侧紧密连锁的标记基因pdx位点显示正常分离 Winkler把真菌中不规则分离的现象解释为同源染色体联会时，一个基因使其相对的位置上的基因发生相应的