《遗传重组》PPT课件.ppt

第十六章 遗传重组,重点和难点 遗传重组的类型 同源重组的分子机制 细菌的同源重组 转座遗传因子及其遗传效应,第一节 遗传重组的类型,普遍性或同源重组(homologous recombination) 指DNA配对和重组的蛋白质因子无碱基序列的特异性 重组就可以在此序列的任何一点发生 如真核生物的在减数分裂、细菌转化、转导、接合以及某些病毒的重组等,2. 位点专一性重组(site-specific recombination),这类重组依赖于小范围的同源序列的联会 重组事件只涉及特定位置的短同源区或是特定的碱基序列之间 噬菌体DNA通过其att P位点和E coli DNA的att B位点之间的专一性重组而实现整合过程,3. 异常重组(illegitimate recombination),完全不依赖于序列间的同源性而使一段DNA序列插入另一段中 重组分子形成依赖于DNA复制而完成重组过程 转座子在基因中的转座既不依赖于转座子DNA序列与插入区段DNA序列区段的同源性，又不需要RecA蛋白的参与，只依赖转座区域DNA复制和转座有关的酶而完成重组,第二节 同源重组的分子机制,一、异源双链的断裂与重接 In 1961, M.Meselson & J.Weigle provided evidence in lamda phage.,13C14N,12C14N,Mitchell发现吡哆醇合成有关的突变基因 pdxp：需添加吡哆醇才能生长，对pH值敏感，改变酸度后，可以不添加吡哆醇 pdx：属吡哆醇依赖型突变，但对酸度不敏感。 pdxp和pdx位于同一染色体上,二、基因转变及其分子机制,1、异常分离与基因转变,为什么未能检测到(pdx pdxp)，原因何在？(突变是不可能的(出现频率高)双突变能够检出),+ pdxppdx +杂交，其中4个子囊的结果,这种由一个基因转变为它的等位基因异常现象，称为基因转变(gene conversion),2、基因转变的类型,减数分裂的4个产物中，有一个产物发生基因转变，表现6：2(或2：6)子囊，称染色单体转变,5：3(或3：5)或3：1：1：3的子囊，则表明减数分裂的4个产物中，有一个或两个产物一半出现基因转变，称半染色单体转变,因为5：3和3：1：1：3的分离中，基因转变只影响半个染色单体，分离发生在减数分裂后的有丝分裂中，所以叫做减数后分离(post-meiotic segregation),半染色单体转变或减数后分裂,基因转变的两个特点：,显示5：3和6：2分离的子囊中，大约有30也在g座位的这边或那边发生重组 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个单体的子囊比例竟高达90，基因转变跟遗传重组是有关的,三、同源重组的分子模型,Holliday模型 异源或杂种DNA模型(heteroduplex or hybrid DNA model),同源的非姊妹染色单体联会 对同源非姊妹染色单体DNA中，两个方向相同的单链，在内切酶作用下，在相同位置同时形成缺口 形成交联桥结构(cross-bridged structure) 交联桥的位置可以靠拉链式活动沿着配对DNA分子移动,绕交联旋转180o 形成Holliday结构异构体 通过两种方式之一切断DNA单链，恢复两个线性DNA分子,由此可见，不管Holliday结构断裂是否导致旁侧遗传标记的重组，它们都含有一个异源双链DNA区(由G-C、A-T配对变为G-A、C-T配对),非重组体(AB/ab),重组体(Ab/aB),对不相称的碱基对G-C修复,不相称的碱基对G-A的修复，由于切去的区段的不同，或者在染色单体中形成一个野生型基因(+)，或者在染色单体中形成一个突变型基因(g),两个杂种分子都校正到 杂种分子校正 两个杂种分子都未校正 一个杂种分子校正到,四、Meselson-Radding模型,根据Holliday模型，三型子囊和四型子囊应该是相等,排列方式：三型属连续排列：+ggg；四型属不连续排列：+g+gg,各种子囊菌中的三型和四型子囊数,结果可知：三型子囊数目显著多于四型。原因何在？,Meslson-Radding模型(1975)：,切断(nicking) 链置换(strand dispacement) 单链侵入(single invasion) 链切除(chain removal) 链同化(strand assimilation)（分开形成三型结构） 异构化(isomerization) 分支迁移(branch migration) （通过异构化，产生Holiday结构形成四型结构）,第三节 细菌的同源重组,细菌重组的特点 细菌的接合、转化以及转导重组都是同源重组，而且这种重组是发生在一个完整的环状双螺旋DNA分子与一个双链或单链DNA片段之间 大肠杆菌的重组必须有recA、recB和recC 3种基因作用，它们编码RecA和RecBC蛋白质,二、细菌转化的重组机制,形成异源双链区：如果供体DNA切除，则无重组发生；如果受体DNA切除，产生重组体,转化频率的高低与校正切除DNA是受体还是供体关系密切,第四节 位点专一性重组,DNA上attP(P、O、P)240bp,E coli上attB或att (B、O、B)25bp，处于gal和bio之间,attL(B、O、P),attR(B、O、P),BOB(细菌) +POP(),BOP-POB(原噬菌体),Int+Xis,IHF,O为核心序列，15bp，富含AT，无回纹对称,第四节 转座遗传因子,细胞中能改变自身位置的一段DNA顺序，叫做转座遗传因子(transposable genetic element)，或简称转座因子,Ds-Ac系统,McClintock在玉米中发现的转座因子除了具有转座的特性以外，还具有调节其他基因的作用，所以称之为控制因子(Controlling elements),控制因子,解离因子(Ds，dissociation),激活因子(Ac，activator),它的存在可使染色体在近旁断裂的机会大大增加，并因此改变邻近基因的表型效应,Ac的存在可以解除Ds对C的抑制作用，从而使色素基因C得以表达,原核生物中的转座因子,中间是由两个颠倒的重复序列(IR，inverted repeat)形成，也是一对插入序列(IS，inserted sequence),转座机理,转座以后原来位置上的转座子保持不变；,新位置上的转座子的两侧出现正向的重复序列；,转座过程中出现共联体,一个合理的转座机制的模型需要说明下列现象：,Shapio(1973)提出了一个Tn3的转座模型：,1、切开： Tn3转座酶具两种功能即：识别受体质粒上的靶序列并在其两侧造成切口；识别自身两边的反向重复序列，并在3端切开,2、连接：供体和受体结合成为共联体，即两个或两个以上的复制子通过共价键连接起来的一个复制子,3、复制：由DNA聚合酶修补缺口，并由连接酶连接,4、重组：在特定位点进行重组，结果共联体分离形成两部分，一个是原来含有转座子的序列，另一