重组和转座(32)

重组和转座第一节重组的分类一、同源重组或普遍性重组：RecombinationinvolvingreactionbetweenhomologoussequencesofDNAiscalledgeneralizedorhomologousrecombination.依赖于参与重组的DNA分子在序列上的广泛一致性；同源性重组可以发生在两条同源DNA上的任何位点；经常发生于减数分裂期的同源染色体之间。二、位点特异性重组Site-specificrecombination(Specializedrecombination)这种重组的特点是重组发生在特异位点，此位点含有短的同源序列,供位点特异性重组酶识别(如λ噬菌体DNA整合到寄主DNA)；重组DNA的其它区域不具有同源性三、转座：referstothemovementofatransposontoanewsiteinthegenome.Atransposon(transposableelement)isaDNAsequenceabletoinsertitself(oracopyofitself)atanewlocationinthegenome,withouthavinganysequencerelationshipwiththetargetlocus.转座分为复制型、非复制及保守型三种类型四、模板选择（copychoice）性重组适用于RNA病毒，在这种重组中，聚合酶从一个模板转换到另一个模板来合成RNA，结果新合成的分子将含有两个不同亲本的遗传信息第二节同源重组一、Holliday连接：1.在同源染色体的相同位点产生切口2.两条染色体的DNA链发生交叉3.切口封闭，形成hollidayjunction(或chi结构)4.Branchmigration（分枝迁移）5.在两对同源链的其中任意一对上产生切口，拆分中间体二、RecBCD途径－同源重组的酶学机制①RecBCD蛋白同时具有解螺旋酶的活性，使chi位点附近切口的DNA解链②单链区被RecA蛋白和SSB蛋白覆盖③RecA蛋白使单链DNA取代双链DNA中的同源部分④D－loop区域的DNA产生切口，新切口的3’端（thetailofnewlynickedDNA）与另一条DNA的单链区互补配对⑤DNA连接酶封闭切口，形成Hollidayjunction⑥RuvA和RuvB发动迁移反应⑦RuvC拆分重组中间体第三节转座（transposition）一、原核转座子的类型1.插入序列（insertionsequences,IS）:IS家族的结构：短的正向重复序列（directrepeats,DR）略长的反向重复序列（invertedrepeats，IR）1kb左右的编码区，仅编码和转座有关的转座酶。对靶位点的选择有三种形式：随机选择，热点选择和特异位点的选择。InsertionsequenceshaveinvertedterminalrepeatsandgeneratedirectrepeatsofflankingDNAatthetargetsite.Inthisexample,thetargetisa5bpsequence.TheendsoftheISconsistofinvertedrepeatsof9bp,wherethenumbers1through9indicateasequenceofbasepairs.2.复合转座子(Compositetransposons)：含有一个中心序列和位于两侧的臂（arm）；除了和自身转座有关的基因外，中心序列含有抗药性基因等遗传信息；复合转座子两端的臂由IS序列组成。Acompositetransposonhasacentralregioncarryingmarkers(suchasdrugresistance)flankedbyISmodules.3.TnA家族:TnA是复制型转座的转座子，长约5kb左右。两端具有末端反向重复序列（而不是IS），长约38bp左右，任一个缺失都会阻止转座。中部的编码区编码三个基因：转座酶，解离酶和抗性基因，TnA家族都带有抗性标记。靶位点具有5bp的正向重复序列。解离位点（res）是TnA家族特有的内部位点。二．转座机制：根据转座子的机制，转座可分成三种不同的类型1．复制型转座(replicativetransposition)：Replicativetranspositiondescribesthemovementofatransposonbyamechanisminwhichfirstitisreplicated,andthenonecopyistransferredtoanewsite.Replicativetranspositioninvolvestwotypesofenzymaticactivity:转座酶：transposase解离酶：Resolvase2．非复制型转座(nonreplicativetransposition)Nonreplicativetranspositionallowsatransposontomoveasaphysicalentityfromadonortoarecipientsite.Thisleavesabreakatthedonorsite,whichislethalunlessitcanberepaired.3．保守转座（conservativetransposition）Conservativetranspositioninvolvesdirectmovementwithnolossofnucleotidebonds1.非复制转座：转座子插入到DNA上新的位点，首先交错切开靶DNA，再将转座子连接到靶DNA的凸出单链上，最后填补空缺完成转座。ThedirectrepeatsoftargetDNAflankingatransposonaregeneratedbytheintroductionofstaggeredcutswhoseprotrudingendsarelinkedtothetransposon.三、转座中的一般过程：2.复制型转座:①在转座子和靶位点两端分别交错切割产生切口;②转座子和靶位点的切口末端交互连接(a-f,g-d),形成一种交换结构(crossstructure);③以游离的3’末端作为引物进行复制，产生一个包含两个正向重复的转座子拷贝的复合物，称为共合体(cointegrate),这一过程在转座酶作用下进行;④转座子的两个拷贝在res（siteofresolution）位点发生重组，释放两个复制子。这一过程称为拆分(Resolution)，在解离酶的作用下进行。第四节真核生物的转座因子BarbaraMcClintock(芭芭拉·麦克林托克)1902-1992若玉米带有野生型C基因，则胚乳呈紫色；C基因的突变阻断了紫色素的合成，那么胚乳呈白色;在胚乳发育的过程中，突变发生回复导致斑点的产生,回复突变发生在早期发育阶段，紫斑就比较大;McClintock推测原来的C突变（无色素）是由一个“可移动的控制因子”引起的，称解离因子(dissociator，Ds)，它可以插入到C基因中（即转座）。另一个可移动的控制因子是激活因子(activator，Ac)，它的存在可激活Ds转座，进入C基因或其他基因，也能使Ds从基因中转出，使突变基因产生“回复突变”，这就是Ac-Ds系统一、Ac-Ds系统“Wearesadlyignorantoftheorganizationofthechromosomeandofthepossibletypesofchangesinthisthatmayoccurtothechromosomeasawholeoratthelocuslevel”.BarbaraMcClintock“…thatwashardlypossiblebeforethescienceofmolecularbiologycaughtupwithMcClintock”JoshuaLederberg(1925-2008,1958nobelLaureate)