转座因子的遗传分析

转座因子的遗传分析什么叫转座因子（转座子）转座子是40-50年代发现的，在基因组中可移动的遗传因子，其特点是两端都有反向重复序列，编码与转座有关的蛋白，可以在基因组中移动。1、转座因子的发现与分类1.1转座因子的发现1914年，Emerson发现玉米花斑果皮突变型1938年，Rhoades发现玉米糊粉层有色籽粒纯种自交后代分离比：有色：斑点：白色=12:3:1图11-1只有在体细胞分裂过程中产生了回复突变（a1→A1）且需要很高频率的回复突变才能产生花斑

Rhoades将基因型a1a1Dtdt的玉米发芽，检测其花药中有没有回复突变后的

A1a1（用测交）A1a1Dtdt(回复突变)×a1a1dtdt(测交)

有的后代完全是有颜色

麦克林托克的伟大发现

1940-1950，McClintock研究玉米胚乳紫色、白色以及白色背景上带紫色的遗传1951，McClintock提出了生物基因组中存在转座因子学说（就是Ac-Ds系统）（下图）这些转座因子可沿染色体移动，也可以不同染色体跳跃这是遗传学发展史中划时代的重大发现由于人们受到基因在染色体上有序排列的传统观念的束缚而未受到同行接受Dt/dta1/a1Dt/dtA1/al激活因子直到L.Monod的乳糖操纵子模型和基因调控理论发表后J.Shapiro在细菌中也发现可转座的遗传因子后这一成果才被接受McClintock在1983年获得诺贝尔奖1.2DNA转座直接以DNA序列作为转座成分的称为DNA转座

(另一种类型是以RNA介导进行转座)包括:复制型转座非复制型转座保守型转座（另一种非复制型转座）（1）复制型转座转座子被复制,转座的DNA序列实际上是原转座子的一个拷贝插入到一个新的位点,原来位点的拷贝保留。图11-4（2）非复制型转座转座因子作为一个物理实体直接从一个位点移动到受体DNA的一个位点（3）保守型转座（另一种非复制型转座）实质上是另一种非复制型转座过程某些转座子只采用一种转座机制而另一些转座子可能具备两种途径1.3反转录转座子由RNA介导，通过反转录酶将转座子RNA拷贝为cDNA再整合图11-52、原核生物中的转座因子原核生物的转座子：插入序列（insertionsequence,IS）转座子（tranposon,Tn）

Mu噬菌体（Muphage）原核生物中的转座因子是存在于染色体或质粒DNA上可自主复制和转座的基本单位2.1插入序列（insertionsequenceIS)是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分，不含宿主基因，但都含有编码转座酶的基因。一个细菌常有多个IS,都可以自主转座，因为自身带有转座酶已知IS有10余种，长768-5700之间，两端有反向重复序列图11-72.2转座子（transposon

Tn)较大，一般2000-25000bp除含转座有关基因外，还带抗药基因和其它基因复合转座子：两端带有IS简单转座子：两端没有IS而有简单重复序列IR图11-9Tn5主序列含几种抗生素基因两侧的IS既是Tn5的组成部分，又是自主的转座因子右侧的IS50R编码两种与转座有关的酶左侧的IS50L与IS50R比存在一个碱基的差别，这一改变（突变）产生两种功能：突变点成为终止信号，编码的蛋白不具有转座酶功能形成一个Tn5主区卡拉霉素抗性基因的启动子2.3转座噬菌体是大肠杆菌的一种温和噬菌体两端没有黏性末端可插入宿主染色体的任何位置，整合不同于λ噬菌体是一种DNA噬菌体，38000bp线状DNA，MuDNA距末端不远处有类似于IS的序列3.1酵母菌基因组中的转座子其转座子在许多方面与细菌转座子相似较清楚的转座子:Ty(transposon

yeast,Ty)系列长度约5900bp，两端有两个称为δ的正向长末端重复序列（LTR）每个δ含有一个启动子和一段被转座酶识别的序列Ty1编码5700nt的mRNA（翻译两种蛋白）Ty1可能是多拷贝的图11-133、真核生物中的转座子图1-14Ty1是一种反转录转座子3.2果蝇基因组中的转座子70年代发现了果蝇的杂种劣育现象，且只出现在特定的杂交组合中黑腹果蝇杂交中作为父方，造成杂种劣育的品系称为父方品系，简称P品系作为母方的，与P品系杂交能造成杂种劣育的品系，称为母方品系，简称M品系只有M雌×P雄杂交F1出现杂交劣育P雌×P雄、M雌×M雄、P雌×M雄杂交F1正常深入研究，在70年代末发现在P品系有导致杂种劣育的遗传因子，称为P因子作用P因子（类似于细菌中的转座子）：（1）全长2907bp，两端有31bp的反向重复序列（2）有4个编码区（0、1、2、3）和3个内含子（1、2、3）P因子基因在体细胞和生殖细胞mRNA加工剪切存在差异，产生不同的蛋白（转座阻遏蛋白和转座酶）M雌×P雄杂交F1出现杂交劣育的机制：M品系雌性细胞质内缺失转座阻遏蛋白，P品系雄性细胞核存在P因子，F1代生殖细胞P因子自由转座，F1劣育P因子可以从原来的位置上消失，这一过程称为切离。准确的切离可以使得由于P因子插入而引起的突变型发生回复突变，同时P因子从插入位置上消失。不准确的切离可以带来染色体畸变，P因子或是全部消失或是一部分残留在染色体上。5、转座因子的遗传学效应及其应用5.1引起染色体结构变异转座引起受体位点DNA一段正向重复序列（DR）如切离在DR之间重组，结果两个DR之间的DNA被切离而缺失，DR只留下一个如重组发生在IR之间，结果IR之间的DNA发生倒位图11-315.2诱发基因突变与启动外显子混编转座子插入某个基因往往导致基因失活：转座子插入所在基因转录方向相同，转录终止在转座子的多聚A信号位点，形成半截mRNA有时也能正常表达—渗漏突变转座子插入与所在基因的方向相反，前体RNA中的转座子序列在转录后加工切除，编码正常在细菌，IS因子插入到乳糖操纵子的5’端顺反子中，往往严重降低其下游顺反子的表达，这称为极性突变（polarmutation)当两个转座子被同一转座酶识别整合到染色体的邻近位置时，之间的DNA易于被转座，这一段DNA如有外显子，则可能被切离，或可能插入另一基因（称为外显子混编）图11-32转座子在染色体中沉寂一段后，几种转座子同时活跃转座，转座、诱变效应不时被激活，称为转座爆炸。5.3调节基因表达很多反转录转座子和反转录病毒一样带有增强子，有的转座子还含有启动子，能使其插入部位附近的基因表达活性增加也有转座子插入基因内含子而