中山大学分子生物学4-online

二、重组与转座2.同源重组（1）同源重组的形式常发生在同源染色体之间（分子间重组），也可发生在同一DNA分子内（分子内重组）当前第1页\共有35页\编于星期三\20点Examplesofrecombination当前第2页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座2.同源重组（2）Holliday模型说明同源重组的一个经典模型，基于重组过程中有十字形的中间产物当前第3页\共有35页\编于星期三\20点TheHollidaymodelofrecombination当前第4页\共有35页\编于星期三\20点ResolutionofaHollidayjunction当前第5页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座2.同源重组（3）RecBCD重组途径存于E.coli中，需要RecBCD蛋白（RecBCDprotein，recB、recC、recD基因的产物）的参与当前第6页\共有35页\编于星期三\20点TheRecBCDpathwayofhomologousrecombinationSSB:single-strandedDNA-bindingprotein当前第7页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座2.同源重组（3）RecBCD重组途径RecA38kD的蛋白质，具多种功能，其中一种就是在重组中促进同源DNA单链的交换（主要是一单链与一双链中的同源单链交换）；交换过程需ATP当前第8页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座2.同源重组（3）RecBCD重组途径RecBCD一种具多功能的酶依赖于DNA的ATPase（水解ATP，为DNA的解螺旋提供能量）DNAnuclease，可作用于单链或双链DNA，切割χ位点（GCTGGTGG）

χ(chi):crossoverhotspotinstigatorDNAhelicase活性RecBCD的切点与底物（序列）有关，可在χ位点3’端4~6nt当前第9页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座2.同源重组（3）RecBCD重组途径RuvA和RuvB两者均具DNAhelicase活性（RuvB还有ATPase活性），且两者一起才能与DNA很好地结合（RuvA先结合，然后RuvB才能结合）它们专门与Hollidayjunction这样一种结构结合，促使branchmigration发生RuvA和RuvB与Hollidayjunction的结合位置十分特异当前第10页\共有35页\编于星期三\20点ThebindingsitesofRuvAandRuvB当前第11页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座2.同源重组（3）RecBCD重组途径RuvC解开Hollidayjunction所需的一种核酸酶，能特异地与Hollidayjunction结合，并在特异位点切开Hollidayjunction当前第12页\共有35页\编于星期三\20点ResolutionofaHollidayjunction当前第13页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座2.同源重组（3）RecBCD重组途径RuvCRuvC是二聚体，有2个活性位点，因此能切开Hollidayjunction中的两条链切割位点必须有特异的序列，因此，必须通过branchmigration到达特异序列后，RuvC才能起作用（Hollidayjunction两种解开方式的相对多寡取决于两对同源单链上所具有的RuvC切割位点的相对多寡）当前第14页\共有35页\编于星期三\20点ConsensussequenceofRuvCcleavagesites当前第15页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座2.同源重组（4）减数分裂重组（meioticrecombination）真核生物中常见的重组，与细菌中的重组有不少相似之处，但在起始的步骤有较大的差异（有DNA双链断裂，double-strandedDNAbreak）当前第16页\共有35页\编于星期三\20点Modelformeioticrecombinationinyeast当前第17页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座2.同源重组（5）基因转换（geneconversion）多见于真核生物当两相似的序列（等位基因、非等位基因均可）靠在一起时，就有可能发生基因转换，即一DNA序列转换成另一相似的序列基因转换的机制是基于重组，即先交换一段DNA序列，然后进行修复，就会使某一序列的比例增加当前第18页\共有35页\编于星期三\20点Geneconversion

***********************当前第19页\共有35页\编于星期三\20点Amodelforgeneconversion当前第20页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座3.位点专一重组（1）噬菌体的整合与切除噬菌体整合到宿主基因组需整合酶（Int，的int基因编码）及宿主蛋白IHF，并通过同源区域attP（）与attB（宿主）的重组而达成噬菌体从宿主基因组切除需整合酶（Int）、Xis（的xis基因编码）及IHF，是整合的逆过程当前第21页\共有35页\编于星期三\20点IntegrationandexcisionofDNA

att:attachmentsite当前第22页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座3.位点专一重组（1）噬菌体的整合与切除附着（整合）位点（attsites）attP与attB只在它们的中间区域有一小段同源序列（15bp，称为O）；attP的必需序列从–152到+82（以O的中点为0），而attB只需25bp左右的序列（包括中间的O）当前第23页\共有35页\编于星期三\20点ProteinbindingsitesinattPandattB当前第24页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座4.转座（1）细菌转座子插入序列（insertionsequences，IS）最简单的转座子，只含有转座所必需的元件：两端有反向重复序列（invertedrepeats,15~25bp），中间有编码转座所需的酶的基因（至少有2个，编码转座酶，即transposase）插入序列在转座时，其插入位点两旁会产生一小段正向重复（directrepeats）当前第25页\共有35页\编于星期三\20点Transposonscontaininvertedterminalrepeats当前第26页\共有35页\编于星期三\20点GenerationofdirectrepeatsinhostDNAflankingatransposon当前第27页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座4.转座（1）细菌转座子带有抗生素抗性基因的转座子除了必要的转座元件外，还含有抗生素抗性基因，能赋予其携带者某种抗性当前第28页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座4.转座（1）细菌转座子转座的机制复制性转座（replicativetransposition）转座过程有DNA复制，结果一个转座子留在原位，另一个插入到新的位点保守性转座（conservativetransposition）转座子离开原位置，插入到新的位点；这种转座又称非复制性转座（nonreplicativetransposition）当前第29页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座4.转座（2）真核生物的转座子玉米的Ds（dissociation）和Ac（activator）最早发现（1940s）的转座子，与某些品种的玉米种子上的色斑变化有关（玉米种子的颜色由C基因编码的因子造成；若C基因突变，就没有色素产生，种子几乎白色；若部分细胞产生回复突变，就会在种子上形成颜色斑点）当前第30页\共有35页\编于星期三\20点Effectsofmutationsandreversionsonmaizekernelcolor当前第31页\共有35页\编于星期三\20点二、重组与转座4.转座（2）真核生物的转座子玉米的Ds（dissociation）和Ac（activator）Ac能自行转座，而Ds必须要有Ac的帮助才能转座Ac或Ds插入到功能基因中，就会使该基因失活当前第32页\共有35页\编于星期三\20点Transposableelementscausemutationsandreversionsinmaize当前第33页\共有35页\编于星期