基因组学第11章教案分析.ppt

第11章 基因组的复制 1 DNA复制的问题 2 原核生物基因组的复制 3 真核生物核基因组的复制 4 细胞器基因组的复制 5 复制的调控 DNA复制 1.复制的问题 2.复制的过程 3.复制的调控 DNA复制的问题 1) 全保守复制还是半保守复制? 2) DNA的拓扑学. 3) 末端如何复制? DNA复制的特点 1） 半保留复制 2) 极性复制 3) 非对称性复制 4) 引物起始复制 DNA复制的过程 起始 识别即将开始复制的DNA顺序与组装复制 装置。 延伸 在复制叉上发生的各种事件，与拷贝亲链 有关。 终止 真核生物中这一事件的细节尚不清楚，亲 链分子已完成复制。 DNA复制的起始 1) 复制子—复制的单位 2) 复制起始点 3) DNA双链的解旋 4) 复制起始复合物的组装 5) 复制起始与终止 复制子（replicon） 复制子是DNA的复制单位, 由复制起始点, 复 制顺序和复制终点组成. 1）大肠杆菌染色体为一个复制子； 2）啤酒酵母基因组约有300个复制起始点, 每 40 kb DNA组成一个复制子； 3）人类基因组有20,000个复制起始点, 每150 kb一个复制子。 细菌与酵母复制起始点的分离 将大肠杆菌质粒复制起始点切除, 然后用相同的限制酶 处理染色体DNA. 将载体DNA与染色体片段连接转化, 阳性克隆即含有复制起始点. 大肠杆菌基因组的复制起始点 大肠杆菌基因组复制起始点位置 大肠杆菌oriC的结构与功能 拓扑酶--复制中DNA构型的变换 DNA复制时解旋单链的维持 大肠杆菌DNA复制叉上的蛋白质 大肠杆菌DNA复制体(replisome) DNA复制时的化学极性为5’ →3’方向, DNA复制时的物理方向为复制 叉前进的方向. 这两个方向在两条单链同时复制时是矛盾的, 通过延 滯链回折与引导链并列复制可解决两条链复制时同向移动的问题. 复制酶夹板—β亚基 大肠杆菌DNA复制 大肠杆菌DNA多聚酶比较 大肠杆菌DNA多聚酶III DNA复制中的校读 冈畸片段复制与引物切除 虽然DNA多聚酶III是大肠杆菌主要的复制酶,但由于该酶 缺少5’→3’外切核酸酶的活性, 不能执行RNA引物切除, 只 能由DNA多聚酶I完成. DNA多聚酶I的校读活性较差. 大肠杆菌染色体复制终止与分离 大肠杆菌DNA复制的终止 细菌质粒复制的调控 1) 细菌质粒的拷贝数有两种:单拷贝, 多拷贝. 2) 细菌质粒的复制利用的装置与染色体DNA的复制是相同的, 但质粒的复制独立于染色体.. 3) 细菌质粒拷贝的控制有相对独立的调控机制. 4) 质粒非兼容性与拷贝数调控有两种不同的机制: 反义RNA和重复子(iteron). 5) 染色体复制是双向复制, 质粒复制是单向复制. 非兼容性质粒复制调控 Plasmid incompatibility is connected with copy number 质粒拷贝数自主调控 RNA I initiation of transcription proceeds as much as five times more often than transcription of RNA II. As a consequence only one out of about 20 RNA II molecules that are initiated results in a productive DNA replication. Rom蛋白可与RNAII的茎干结合, 使其稳定,可提高复制起始. 也可与RNAI和RNAII双链结合, 降低RNAII的起始效率. 单拷贝F质粒复制控制区的结构 DnaA box: DnaA蛋白结合区. A/T:富A/T区. 13mer:OriC区13bp同源序 列. DR: 顺式重复顺序, 与repE蛋白结合, 使双链DNA分开. IR: 反向重复 顺序, 顺序与DR一致. incC:拷贝数控制区. ori2: 质粒复制起始点. sopA,B,C: 参与质粒分配到子细胞. F 质粒复制拷贝的自主调控 酵母基因组复制起始点-ARS 1) 酵母复制起始点又称为ARS( autonomously replication sequence). 2) 酵母复制起始点含4个亚功能区: A和B1: ORC(origin recognition sequence)