生工微生物遗传转座因子.ppt

埃氏巨型球菌（Megasphaeraelsdenii）是奶牛瘤胃内一种常见的革兰氏阴性乳酸发酵菌，它能发酵很多种不同的可溶性碳水化合物，利用丙烯酸途径将乳酸分解为丙酸，或者经乙酰辅酶A途径在乙酸激酶（AK）和磷酸转乙酰酶（PTA）的作用下生成乙酸[1]。奶牛在妊娠后期和泌乳初期及疾病状态下，瘤胃内发酵菌的数量和比例发生改变，使丙酸生成减少，而乙酸生成增加[2]。恢复和重建瘤胃微生物区系，不仅可增强围产期奶牛的消化功能，增加采食量，还可提高生糖先质丙酸的生成量，纠正或缓解围产期奶牛能量负平衡。第31页,共33页，星期六，2024年，5月从细菌的代谢途径分析,AK－PTA途径是菌体产生乙酸的主要途径[3]。运用转座子标签法，通过切断细胞代谢网络上产生乙酸的途径，来调整代谢过程中碳源的流向，达到增加丙酸产量或比例的目的。第32页,共33页，星期六，2024年，5月感谢大家观看第33页,共33页，星期六，2024年，5月关于生工微生物遗传转座因子主要内容6.1转座子概述6.2细菌转座子的类型和结构6.3细菌转座子的遗传效应和应用第2页,共33页，星期六，2024年，5月6.1转座子概述6.1.1概念转座因子（transposableelement,TE）是细胞中能改变自身座位的一段DNA序列，它可以从复制子的一个座位跳跃到另一个座位，已从同一个细胞的一个复制子跳跃到另一个复制子，DNA片断的这种运动称为转座。这段会跳跃的DNA片断称为转座子。第一个转座因子是美国遗传学家McClintock于20世纪50年代通过对玉米的遗传研究中发现的，现在认为转座子存在于地球上所有的生物。转座子学说使McClintock荣获1983年诺贝尔生理医学奖。第3页,共33页，星期六，2024年，5月是基因组内相对独立的、可移动序列。它们不必借用噬菌体或质粒的形式就可以从基因组的一个部位直接转移到另一个部位。转座子每次移动时携带着转座必需的基因一起在基因组内跃迁，所以转座子又称跳跃基因（jumpinggene）。转座子是基因组的正常组成成分，不以独立的形式存在（如噬菌体或质粒DNA）。转座的发生不依赖于转座子和靶位点之间任何的序列同源性。转座以很低的频率发生（睡美人），而且转座子的插入是随机的.6.1.2转座子的特点第4页,共33页，星期六，2024年，5月6.1.3转座子的分类两个基本类型：DNA转座子：一种是以编码蛋白质的DNA序列的形式存在，其编码的蛋白能直接操作DNA，从而使转座子能够在基因组内繁殖其自身。RNA作为中介：与反转录病毒有关，并且它们可移动的特性来自于它们能由RNA转录物产生DNA拷贝，这种DNA拷贝然后被整合到基因组的新位点。第5页,共33页，星期六，2024年，5月6.2细菌转座子细菌中可转座的遗传因子可分为四类插入序列转座子接合型转座子某些温和性噬菌体第6页,共33页，星期六，2024年，5月6.2.1插入序列最简单的转座子，被称为插入序列IS（insertionsequences,IS）。IS元件是细菌染色体和质粒的正常组成部分，表示法一般按照发现的顺序或发现人的意愿，用阿拉伯数字表示，如IS1,IS2等。IS元件是独立的结构单位，每个元件只编码为自身转座所需要的蛋白质。第7页,共33页，星期六，2024年，5月IS元件具有一个典型的结构，它的末端为反向重复序列，而与其相连的宿主DNA的末端为短的正向重复序列。IS结构第8页,共33页，星期六，2024年，5月在插入部位，ISDNA总是和很短的正向重复序列（directrepeats）相连。但在插入之前靶部位只有这两个重复序列中的一个。转座后在转座子的两侧各存在一个此序列的拷贝。转座的结果是靶部位序列形成了两个正向重复序列。第9页,共33页，星期六，2024年，5月当在一段DNA序列中见到这种结构类型时，可被用来鉴别转座子。反向重复序列标明了转座子的末端。所有类型转座子的转座皆需转座酶（transposase）对末端的识别。所有的IS元件皆含有一个单一的长编码区，其起始于一端的反向重复序列之内，而刚好终止于另一端的反向重复序列之前或之内，它编码转座酶。第10页,共33页，星期六，2024年，5月6.2.2细菌转座子(Tn)将带有抗性基因并能在不同DNA分子间移动的遗传单位叫做细菌转座子（bacterialtransposon,Tn）一般带有抗性基因，容易被鉴定，所以研究得较为深入Tn还带有其它基因，如乳糖发酵基因、胞外肠毒素基因等第11页,共33页，星期六，2024年，5月6.2.3细菌转座子的分类复合转