同源重组的分子机制2

上一课重点内容回顾连锁与交换规律两点测交三点测交

**相关概念：交换值、重组率、遗传干涉、并发系数、

染色单体干涉等四分子遗传分析着丝粒作图两个连锁基因作图**相关概念：顺序四分子、第一次分裂分离（MI模式）、

第二次分裂分离（MII模式）等第一页，共三十七页。上一课重点内容回顾四分子分析非顺序四分子遗传分析顺序四分子遗传分析着丝粒作图原理与方法两个基因作图原理与方法相关概念：四分子、顺序四分子、第一次分裂分离(MI模式)、第二次分裂分离(MII模式)、子囊型(PD、NPD和T)第二页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制第六章同源重组的分子机制第三页，共三十七页。哈工大-遗传学同源重组的分子机制同源重组：依赖大范围的DNA同源序列的联会，重组过程中，两个染色体或DNA分子交换对等的部分。

例：同源染色体非姐妹单体交换；细菌的转化、转导、接合；噬菌体的重组…一、概念条件：2个DNA分子序列同源；不同物种同源重组所需的最小的同源序列不同；第四页，共三十七页。哈工大-遗传学解释同源重组分子机制的模型：断裂和重接模型

1937年，Darlington提出；模板选择复制模型（copychoice）

BellingJ.首先提出，1933年又撤回；

1948年，Hershey再次提出；霍利迪(Holliday)模型

1964年RobinHolliday提出；

Meselson-Radding模型

1975年MeselsonRadding提出；同源重组的分子机制第五页，共三十七页。哈工大-遗传学第四章同源重组的分子机制第六页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制断裂重接模型和模板选择复制模型存在的问题断裂重接模型：不能解释基因转变和极化子现象；模板选择复制模型：

(1)违背了半保留复制；

(2)DNA复制在S期，重组在偶线期，不应同时发生；

(3)不能解释3线和4线交换；第七页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制二、Holliday模型依据：基因转变证据：细菌重组chi结构第八页，共三十七页。(一)、过程1.同源的非姐妹染色单体联会;2.DNA内切酶在非姐妹染色单体的相同位置同时切开两个方向相同的一条单链；3.切开的单链交换重接;4.形成交联桥结构；5.分支迁移：形成一大段异源双链DNA(Holliday结构)6.绕交联桥旋转1800，形成Holliday异构体；7.切开与重接：左右切，形成非重组体上下切，形成重组体。12345

67旋转1800

无论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区。第九页，共三十七页。第十页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制支持Holliday遗传重组模型的证据：

1、形态学上，Holliday中间体(Chi结构)的电镜照片；第十一页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制

两个环状DNA分子配对、断裂、重接形成“8”字型结构中间物，根据切割的位置不同，可分别形成两个亲本环、大的单体环或者是滚环结构，也可以形成“χ”结构。Holliday模型同样适用于环状DNA间的重组第十二页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制2第十三页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制第十四页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制支持Holliday遗传重组模型的证据：

1、形态学上，Holliday中间体(Chi结构)的电镜照片；

2、异源双链形成时，产生碱基错配导致与重组相关联的基因转变的发生；第十五页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制1、异常分离与基因转变粗糙脉孢菌：

pdxp：酸度敏感的VB6依赖型

pdx：酸度不敏感的VB6依赖型(二)、基因转变及其分子机理第十六页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制

+pdxp

×

pdx+孢子对子囊①②③④1

+pdxppdx+

++pdx+2

++pdx+

+pdxp

+pdxp3+pdxp

++pdx+

++4pdx+

+pdxppdx+pdx+585个子囊中?第十七页，共三十七页。-

+-

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-基因转变(geneconversion)：一个基因转变为它的等位基因的遗传学现象（源于基因内重组）。第十八页，共三十七页。粪生粪壳菌(Olive):g+×g-+-+++++-6:2(或2:6)+-++++--5:3(或3:5)+-+++---3:1:1:3+++-++?-+??-半染色单体转变染色单体转变120/200000100/20000016/200000第十九页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制①在5：3和6：2分离的子囊中，约有30%也在g基因两侧发生重组；②发生基因转变的子囊中，基因转变和遗传重组都发生于同样的两个染色单体上的子囊的比例高达90%；2、基因转变的分子机制基因转变的实质：重组过程中留下的局部异源双链区，在细胞内的修复系统识别下不同的修复产生的结果；第二十页，共三十七页。第二十一页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制第二十二页，共三十七页。ababABABCTGA异源双链区D/dD/d左右切第二十三页，共三十七页。aBaBAbAbTCGA异源双链区D/dD/d上下切第二十四页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制AAaaGACTBBbbAAaabbBBGATC第二十五页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制第二十六页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制Holliday模型中，由于重组而产生的异源双链区存在不配对碱基，可被细胞内的修复系统能够识别并以一条链为模板进行切除修复：(1).两个杂种分子均未得到校正，有丝分裂后分离形成4:4或3:1:1:3的异常孢子分离比，属于半染色单体转变；(2).一个杂种分子得到校正，另一条未校正，有丝分裂后分离形成5:3或3:5的分离比，属于半染色单体转变；(3).两个杂种分子都被校正到同一种类型，有丝分裂后分离形成6:2或2:6的分离比，属于染色单体转变；(4).两个杂种分子都被校正到不同类型，有丝分裂后分离形成4:4分离比，未出现基因转变；第二十七页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制Holliday模型中为对称的杂合双链，而实际情况有不均等分离现象，1975年Meselson-Radding提出模型解释这种不对称重组现象；三、Meselson–Radding模型第二十八页，共三十七页。修复校正：若一个杂种分子被校正为野生型(突变型)，另一个未被校正第二十九页，共三十七页。＞＞+/++/g+/g

g/g++++g+gg++g+++

gg修复校正：若一个杂种分子被校正为野生型，另一个未被校正+++g++gg+++++ggg三型子囊四型子囊第三十页，共三十七页。＞＞+/++/g+/g

g/g++g+gggg++gg+g

gg修复校正：若一个杂种分子被校正为突变型，另一个未被校正++ggg+gg+++ggggg三型子囊四型子囊第三十一页，共三十七页。Meselson-Radding模型困难非对称的异源双链区对称的异源双链区第三十二页，共三十七页。第三十三页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制负干涉：两个邻近基因，或者是同一基因不同突变点间，双交换的频率比预期高，并发系数C>1，即一个区域的交换引起邻近区域交换的增加；局部负干涉：有些噬菌体、细菌或真菌的某些局部位点明显的出现负干涉的现象；(五)基因转变与高度负干涉基因转变时的高度负干涉：伴随重组的基因转换常常能模仿双交换的结果，仿佛是一次交换增加了附近基因交换的几率；第三十四页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制共转变：子囊中几个相近位点同时发生转换的现象；m1+m1+m1+m1+m1+++m1++m2+m2+m2m1++m2+m2+m2+m2+m2未转变单转变共转变共转变第三十五页，共三十七页。哈工大-遗传学第六章同源重组的分子机制极化子：距离单链断裂点的位置越近越容易发生基因转变，越远越不易发生转变，由此基因转变频率由高到低形成一个梯度，染色体上呈现基因转变极化现象的区域称为极化子；m3m2m1m4m5转变频率单链断裂点第三十六页，共三十七页。内容总结上一课重点内容回顾。**相关概念：交换值、重组率、遗传干涉、并发系数、。**相关概念：顺序四分子、第一次分裂分离（