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第三章可移动的遗传因子和染色体外遗传因子 第一节 转座子 一、DNA的转座 1、转座现象： 或称移位（transposition），是由可移动因子介导的遗传物质重排现象。 2、转座作用的结果： 转座作用常导致宿主细胞基因组DNA的插入突变或基因重排，使毗邻基因失活或表达水平下降。原核生物转座因子还携带抗性基因即毒力基因，造成这些性状在细菌间传播。 转座作用的频率与自发突变的频率相近，每代每个细胞在10-5～10-7之间，与DNA的同源重组相比要低得多，但它仍然有着十分重要的生物学意义。转座因子被认为是基因组进化的重要推动力量。转座因子也是遗传学研究及基因工程的工具。 已经发现，“转座”这一命名并不十分准确，因为在转座过程中，很多情况下都是可移动因子的一个拷贝留在原来位置上，在新位点上出现的仅仅是它的拷贝。因此，转座有别于同源重组，它依赖于DNA的复制。 二、转座子 1、定义： 转座子（transposon，Tn）是基因组中存在的能自主复制和位移的一些DNA序列。 （文献上有时形象地称其为是跳跃基因，jumping gene）。 最早由美国冷泉港实验室（cold spring Harbor Laboratory）的女科学家B.Mclintock于上个世纪40年代晚期在玉米中首次发现的。60年代，为J.A.Shapirc研究大肠杆菌高效突变实验证实。1983年荣获诺贝尔生物学医学奖。 2、转座子的共同特点 ①两端有反向重复序列（inverted terminal repeats，ITR，IR） ②转座后靶位点重复序列是正向重复（direct repeats，DR） DR（正向重复序列）：TACGTTACGT ③编码与转座有关的蛋白 ④可以在基因组中移动 反向重复顺序（inverted repeats,IR） ATTAGC GCTAAT ATTAGC GGAT GCTAAT TAATCG CGATTA TAATCG CCTA CGATTA 1.连续的反向重复顺序，这种结构又称回文结构（palindrome)，是指一段DNA顺序，在两条链上，正读与反读意义相同。 2.不连续的反向重复顺序之间含有间隔顺序。 1.2占人类基因组5%，可能与复制、转录调控有关。 3、转座子分类 （1）按照作用机制： ①转座子：直接以DNA形式介导。 通过剪切、整合或复制过程，使转座子一个拷贝留在原点，另一个拷贝整合到新位点。 ②逆转座子：由RNA介导。 整合因子先转录再经过逆转录才能将DNA元件插入真核基因组中的新位点。 ②复合型转座子（transposon,Tn）： 带有某些宿主基因（如抗药性基因），其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。 IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生复合型转座子，一旦形成复合型转座子，IS序列就不能再独立移动了。大部分情况下，这些转座子的转座能力是由IS序列决定和调节的。 也有一些没有IS序列、体积较大的转座子（5000bp以上）——TnA家族。TnA类转座子两翼都有38bp的倒置重复序列 IR IR Transposase Gene 有用基因 Tn是一类较大的可移动成分，除mob gene外，尚含有其它基因，如抗药基因等。Tn是在研究抗药基因中发现的，由此知道抗药基因可在质粒之间，质粒与染色体之间或质粒与可转座的噬菌体之间来回移动，Tn的转位原理和Is基本相同，转位频率为10-3～10-6/拷贝。 根据结构特征的不同，Tn可以分为2个亚类： 复合型Tn:转座酶由IS编码，IS可以是反向（或正向）重复构型。 TnA:数个结构基因（mob、mdr等）十IR组成。 ③转座噬菌体（transposable phage） (1)包括Mu和D108两种噬菌体，是一类温和噬菌体*。 (2)感染细菌后，可以整合到细菌染色体中，插入位点是随机的（而入phage插入位点是专一的），可以插到结构基因内部，引起突变，Mu即Mutator(突变子)因此得名。 (3)插入部位的2侧有短的DR，插入时，一个拷贝留在原位，新合成的拷贝插入新的部位。 (4)和IS，Tn相比，Mu末端不含IR，这是可转座成分的一个例外。 三、转座作用的机制 1.复制性转位机理 共联体生成和解离，靶序列的切割与复制。 2.非复制型转位作用 转位将供体DNA转座因子两侧各切断一条单链并与靶序列的两个游离末端连接， 随后并没有复制过程，而是由转座酶将供体DNA转座因子的另一端也切断，因此在供体DNA留下一个致死性缺口。 转座子的两条游离单链在靶位点退火接合，DNA聚合酶填平缺口。