基因的概念和结构3课件

与丁昇同学PiggyBac（PB）转座子是一个自主因子，长2476bp，国际顶级生命科学杂志《cell》发表./content/future有的基因不是固定在染色体的一个位置上，是可以移动的，称为可动基因或转座元件。3.6转座元件易位(translocation)：是染色体的一部分因断裂脱离，并与其它染色体联结的重排过程。转座（transposition）：在转座酶的作用下，转座因子或是直接从原来的位置上切离下来插入染色体的新的位置，或者是染色体上的DNA序列转录成RNA，RNA反转录成cDNA插入染色体上新的位置。Ac-Ds系统的发现：

1932年McClintock发现了玉米籽粒色素斑点不稳定遗传行为。

1951年首次提出可在染色体上移动的控制元件的概念。

1984年获得诺贝尔奖。

Ac-Ds系统McClintock(1902-1992)位于玉米的第9染色体

C基因，色素合成基因。

Ac基因，自主移动的调节因子。4.5kb,5个exon,两端有11bp的IR,编码转座酶。

Ds基因，不能自主移动。0.5---4.0kb,两端也有11bp的IR,

插入位点有正向重复序列。插入引起色素不能合成。

关于Ac-Ds系统每个控制元件家族都含有自主成员和非自主成员，自主成分可以转座，非自主成分不能独立转座。插入序列(insertionsequence,IS)

插入序列是最简单的转座子,长度多在700－1500bp左右。由末端反向重复序列(IR)，转座酶基因组成。插入基因组中时，在靶位上生成正向重复序列(DR)插入序列IS的遗传学特性：能编码转座酶，自主进行转座。插入位点是随机的。插入后是宿主染色体的插入位置上产生短的正向重复序列。转座是罕见事件。插入片断精确切离后，可使IS诱发的突变回复为野生型。不精确切离使插入位点附近的宿主基因发生缺失。转座子插入处正向重复序列的产生

两个IS10组件构成一个复合转座子，它能使DNA的位于他们之间的任何部位活动。当Tn10是一个小的圆形分子的一部分时，IS10重复序列可转座环状分子的任一侧。转座因子的转座途径：复制转座非复制转座复制转座作用引起了转座子的一个复制，它插入到一个接受位点。捐赠位点保持不变，以致捐赠者和接受者都有转座子的一个复制。复制转座复制性转座要经过一个共整合阶段复制性转座的原则是，转座子通过复制自身而转座，在供体和受体位点均有一个拷贝.整个过程中需要解离酶和转座酶。供体受体类型相反的细胞能够接合；同型的则不能接合。酵母接合型的相互转换是复制转座所产生。非复制机制转座：转座因子做物理性运动，直接从一个位点到另一个位点，并且是保守的，有如下两种机制。非复制转座作用允许一个转座子像物体一样从捐赠们点移动到接受位点，这样就在捐赠位点留下了一个断裂，这就是致死因子，除非它能被修理。保守性转座只是序列的直接移动，没有核苷酸键的损失，原位点没有链断裂。DonorDNA（green）transposase(bluespheres)"target"DNA(red).

themechanismoftransposition（cutandpaste）

P因子和FB因子P因子（Pelement）：所有的突变都是由于W位点插入了DNA片段。这个插入顺序被称为P因子。

P因子果蝇中存在的转座元件FB家族copia反转座子果蝇分成为I（inducer）型雄果蝇和R（reactive）型雌果蝇杂交看来会降低生育力，但反交并不如此。果蝇分成为P型（父本贡献的，paternalcontributing）和M型（母本贡献的，matenalcontributing）。在果蝇中已鉴别出两个系统与杂种不育有关66KD蛋白质是卵中母体因子产生的,具有抑制转座的能力。含有P因子的雌果蝇与雄果蝇杂交，由于P细胞型(66KD的蛋白质)的存在抑制了转座酶的合成或激活。雌果蝇为M型时，在卵中无阻遏物，则导致来自雄果蝇中的P因子使生殖细胞中转座酶活化。

FB因子

FB(Foldback

的缩写)，具有不同长度的末端重复序列。有些FB元件包含很多并排的插入重复序列，但另一些FB

中插入重复序列被非重复序列所分隔。

FB元件的末端结构很令人迷惑，有时两个不相同的FB能协同转座一段DNA

插入片段。

反转录病毒原病毒(Provirus)——

被整合到细胞基因组中的逆转录病毒序列。逆转录酶(Reversetranscriptase)——

负责将RNA逆转录成DNA的酶。前病毒DNA（ProvirusDNA）——

这种插入的、经反转录生成的DNA。内源性前病毒——

下一代细胞即使未经过反转录病毒直接感染，在基因组中也带有了前病毒DNA。

病毒的RNA基因组经逆转录成为双链DNA，双链DNA插入宿主的基因组中。已整合的DNA再转录出病毒RNA。反转录病毒的生活周期反转录病毒的表达产物为多聚蛋白，经过加工后才成为单个蛋白。gag——编码病毒的核心蛋白pol——编码反转录酶

env——编码病毒的薄膜蛋白LTR是如何转录而成的呢？1.RNA正链4.DNA负链合成中止2.退火3.DNA负链合成7.反转录酶继续作用6.第一次跳跃5.RNA链在5‘端降解8.RNA引物被除掉13.负链DNA合成，LTR生成12.正链DNA合成11.第二次跳跃10.合成中止的DNA链9.RNA降解，DNA合成

LTR对病毒DNA整合进宿主细胞基因组合控制病毒

RNA合成有着重要的作用。

LTR在U3区内有同“TATAA”框相似的序列。TATTA

框是真核生物中使用RNA多聚酶Ⅱ的转录单位所特有的序列。每个LTR的U3带有一个启动子。左边LTR中的启动子负责起始前病毒的转录。

LTR中有增强子序列，可增强病毒RNA的转录能力，或对前病毒DNA两侧宿主DNA的转录活性起调控作用。

LTR的功能：酵母Ty（Transposonyeast）转座元件

Ty的转座效率比细菌转座子要低，在

Ty插入位点两侧各生成5bp的重复序列。

Ty的结构基因基本相同，长约6.3kb,两端有330bp的正向重复序列，称为δ序列。Ty组分的两端是短的正向重复序列。Ty组分转录后产生两个具有重叠序列的转录本，TyA是结合蛋白，TyB含有反转录酶，蛋白酶和整合酶的同源物。人为构造独特Ty

组分内含有一个内含子。转座拷贝具有相同的末端重复，内含子被删除。

Ty

通过RNA剪接除去内含子，反转录成DNA，插入染色体的新位置。果蝇中三种类型的转座成分具有不同的结构copia反转录转座子

copia的拷贝数是由果蝇的种系决定的，通常是

20-60个拷贝。家族的成员非常分散，在每一种果蝇中copia的位点都表现出很大的不同。

copia

元件长大约5000bp，有相同的276bp同向重复序列。在插入位点使靶基因产生5bp同向重复。

copia

基因的转录产物是一系列poly(A)+mRNA，包括全长的和部分长度的转录产物。这些mRNA

有相同的5’端。哺乳动物基因组含很多相对短但彼此相关的序列，其重要部分包含转座子。可归纳为两个家族。LINESL1重复序列和SINES非自主反转录转座子长散布重复序列(LINES)：RNA聚合酶Ⅱ的转录物短散布重复序列(SINES)：RNA聚合酶Ⅲ的转录物

LINEL1没有LTR,故归于非病毒超家族。但测序发现LINEL1的一个可读框同反转录酶是同源的被归入病毒超家族。

L1被认为是人类基因组中主要的可动因子，除能自主转座外，它的蛋白质产物可促使非自主转座因子的反转录转座。L1还能十分有效地将位于L13’端的侧序一起转座到新的位置，这种作用称为3’转导，将宿主基因组中的原先不连锁的两个DNA片段排列在一起。

LINEL1LINES元件无LTR，其逆转录是怎样进行的？反转座子编码的核酸内切酶活性将靶基因位点切口。相关RNA产物结合到切口上。切口提供一个3’-OH末端，以此为引物，以RNA为模板合成cDNA。然后打开DNA的另一条链并产生缺口，接着或在RNA/DNA杂交分子转变成双链DNA后，将其到切口的另一末端。类病毒型返座子具有开放阅读框和末端重复。最典型的SINES由一个单一家族成员组成。它们非常短并且有很高的重复性，除其成员在整个基因组中散布分布而非成簇分布外，与简单序列DNA非常相像。所有能被限制酶AluⅠ酶切的序列都是同一家族的成员，该家族称为Alu

家族

(Alufamily)。

许多假基因是由剪切连接的外显子组成，但在DNA中不存在识别内含子的机制，所以此过程可能时通过RNA中间体来完成。假基因通常以一段的A·T序列结尾，推测它可能来源于poly(A)尾。假基因不编码反转录酶，也不产生转座酶，具有mRNA的特性，是非自主反转录转座元件。假基因转座因子可作为基因的标记克隆目的基因。方法：从带转座因子生物筛选有突变品系。如果这些突变是由转座子DNA克隆所产生，则必定有与该突变体有关的基因存在（用转座子给未知目的基因加上标记）→以此突变基因的有关