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1、关于遗传重组(3)现在学习的是第1页，共38页第一节第一节 遗传重组的类型遗传重组的类型p普遍性或同源重组普遍性或同源重组(homologous recombination)n指指DNA配对和重组的蛋白质因子配对和重组的蛋白质因子无碱基序列的无碱基序列的特异性特异性n重组就可以在此序列的任何一点发生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以及某些病毒的重组等现在学习的是第2页，共38页2.位点专一性重组位点专一性重组(site-specific recombination)n这类重组依赖于小范围
2、的同源序列的联会这类重组依赖于小范围的同源序列的联会n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之间 噬菌体噬菌体DNA通过其通过其att P位点和位点和E coli DNA的的att B位点之间位点之间的专一性重组而实现整合过程的专一性重组而实现整合过程现在学习的是第3页，共38页3.异常重组异常重组(illegitimate recombination)n完全不依赖于序列间的同源性而使一段完全不依赖于序列间的同源性而使一段DNA序列插入另一段序列插入另一段中中n重组分子形成依赖于重组分子形成依赖于DNA复制而完成重组过程复制而完
3、成重组过程转座子在基因中的转座既不依赖于转座子转座子在基因中的转座既不依赖于转座子DNA序列与插入区段序列与插入区段DNA序列区段的同源性，又不需要序列区段的同源性，又不需要RecA蛋白的参与，只依赖转蛋白的参与，只依赖转座区域座区域DNA复制和转座有关的酶而完成重组复制和转座有关的酶而完成重组现在学习的是第4页，共38页第二节第二节 同源重组的分子机制同源重组的分子机制n一、异源双链的断裂与一、异源双链的断裂与重接重接nIn 1961,M.Meselson&J.Weigle provided evidence in lamda phage.13C14N12C14N现在学习的是第5页，共38页
4、pMitchell发现吡哆醇合成有关的突变基因发现吡哆醇合成有关的突变基因pdxp：需添加：需添加吡哆醇才能生长，对吡哆醇才能生长，对pH值敏感，改变酸值敏感，改变酸度后，可以不添加吡哆醇度后，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。属吡哆醇依赖型突变，但对酸度不敏感。ppdxp和和pdx位于同一染色体上位于同一染色体上 二、基因转变及其分子机制二、基因转变及其分子机制1、异常分离与基因转变、异常分离与基因转变现在学习的是第6页，共38页为什么未能检测到为什么未能检测到(pdx pdxp)，原因何在？原因何在？(突变是不可能的突变是不可能的(出出现频率高现频率高)双突变能够
5、检出双突变能够检出)+pdxppdx+杂交，其中杂交，其中4个子囊的结果个子囊的结果现在学习的是第7页，共38页这种由一个基因转变为这种由一个基因转变为它的等位基因异常现象，它的等位基因异常现象，称为基因转变称为基因转变(gene conversion)现在学习的是第8页，共38页2、基因转变的类型、基因转变的类型减数分裂的减数分裂的4个产物个产物中，有一个产物发生中，有一个产物发生基因转变，表现基因转变，表现6：2(或或2：6)子囊，称子囊，称染色单体转变染色单体转变现在学习的是第9页，共38页5：3(或或3：5)或或3：1：1：3的子囊，则表明减数分的子囊，则表明减数分裂的裂的4个产物中，
6、有一个个产物中，有一个或两个产物一半出现基或两个产物一半出现基因转变，因转变，称半染色单体转称半染色单体转变变因为因为5：3和和3：1：1：3的分离的分离中，基因转变只影响半个染色单中，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体，分离发生在减数分裂后的有丝分裂中，丝分裂中，所以叫做减数后所以叫做减数后分离分离(post-meiotic segregation)半染色单体转变或减数后分裂半染色单体转变或减数后分裂现在学习的是第10页，共38页基因转变的两个特点：基因转变的两个特点：n显示显示5：3和和6：2分离的子分离的子囊中，大约有囊中，大约有30也在也在g座座位的这边或那边发生重
7、组位的这边或那边发生重组n有基因转变的子囊中，基因有基因转变的子囊中，基因转变和遗传重组都发生在同转变和遗传重组都发生在同样两个单体的子囊比例竟高样两个单体的子囊比例竟高达达90，基因转变跟遗传重，基因转变跟遗传重组是有关的组是有关的现在学习的是第11页，共38页三、同源重组的分子模型三、同源重组的分子模型nHolliday模型模型异源或杂种异源或杂种DNA模模型型(heteroduplex or hybrid DNA model)现在学习的是第12页，共38页同源的非姊妹染色单体联会同源的非姊妹染色单体联会对同源非姊妹染色单体对同源非姊妹染色单体DNA中，两个方中，两个方向相同的单链，在内切
8、酶作用下，在相同位向相同的单链，在内切酶作用下，在相同位置同时形成缺口置同时形成缺口形成交联桥结构形成交联桥结构(cross-bridged structure)交联桥的位置可以靠拉链式活动沿着配对交联桥的位置可以靠拉链式活动沿着配对DNA分子移动分子移动现在学习的是第13页，共38页绕交联旋转绕交联旋转180o形成形成Holliday结构异构体结构异构体通过两种方式之一切断通过两种方式之一切断DNA单链，恢复两个线性单链，恢复两个线性DNA分子分子由此可见，不管由此可见，不管Holliday结构断裂是否导结构断裂是否导致旁侧遗传标记的重组，它们都含有一个致旁侧遗传标记的重组，它们都含有一个异
9、源双链异源双链DNA区区(由由G-C、A-T配对变为配对变为G-A、C-T配对配对)非重组体非重组体(AB/ab)重组体重组体(Ab/aB)现在学习的是第14页，共38页对不相称的碱基对对不相称的碱基对G-C修复修复不相称的碱基对不相称的碱基对G-A的的修复，由于切去的区修复，由于切去的区段的不同，或者在染段的不同，或者在染色单体中形成一个野色单体中形成一个野生型基因生型基因(+)，或者，或者在染色单体中形成一在染色单体中形成一个突变型基因个突变型基因(g)现在学习的是第15页，共38页两个杂种分子都两个杂种分子都校正到校正到杂种分子校正杂种分子校正两个杂种分子都两个杂种分子都未校正未校正一个
10、杂种分子校一个杂种分子校正到正到现在学习的是第16页，共38页四、四、Meselson-Radding模型模型1 A +B2 A +B3 a +/g b4 a g b三型三型(5:3)1 A +B2 A +/g B3 a +b4 a g b四型四型(5:3)根据根据Holliday模型，三型子囊和四型子囊应该是相等模型，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：排列方式：三型属连续排列：+ggg；四型属不连续排列：；四型属不连续排列：+g+gg现在学习的是第17页，共38页子囊菌子囊菌基因基因+:g三型三型四型四型四型四型3：5/ggg+/ggg5：3/g/ggg实得数目实得数目S
11、ordaria fimicola灰色孢灰色孢子子5：3313165353：52046624Sordaria brevicolia淡黄色淡黄色孢子孢子5：383333：5501Ascobolus immersus/75：321023：5321各种子囊菌中的三型和四型子囊数各种子囊菌中的三型和四型子囊数结果可知：结果可知：三型子囊数三型子囊数目显著多于目显著多于四型四型。原因。原因何在？何在？现在学习的是第18页，共38页Meslson-Radding模型模型(1975)：n切断切断(nicking)n链置换链置换(strand dispacement)n单链侵入单链侵入(single invas
12、ion)n链切除链切除(chain removal)n链同化链同化(strand assimilation)（分开形成三分开形成三型结构）型结构）n异构化异构化(isomerization)n分支迁移分支迁移(branch migration)（通过异构化，通过异构化，产生产生Holiday结构形成四型结结构形成四型结构）构）现在学习的是第19页，共38页第三节第三节 细菌的同源重组细菌的同源重组p细菌重组的特点细菌重组的特点n细菌的接合、转化以及转导重组都是同源重细菌的接合、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组，而且这种重组是发生在一个完整的环状双螺旋双螺旋DN
13、A分子与一个双链或单链分子与一个双链或单链DNA片段片段之间之间n大肠杆菌的重组必须有大肠杆菌的重组必须有recA、recB和和recC 3种基因作用，它们编码种基因作用，它们编码RecA和和RecBC蛋蛋白质白质现在学习的是第20页，共38页二、细菌转化的重组机制二、细菌转化的重组机制现在学习的是第21页，共38页形成异源双链区：形成异源双链区：如果供体如果供体DNA切切除，则无重组发生；除，则无重组发生；如果受体如果受体DNA切切除，产生重组体除，产生重组体转化频率的高低转化频率的高低与校正切除与校正切除DNA是受体还是供体是受体还是供体关系密切关系密切现在学习的是第22页，共38页第四节
14、第四节 位点专一性重组位点专一性重组 DNA上上attP(P、O、P)240bpE coli上上attB或或att (B、O、B)25bp，处于，处于gal和和bio之间之间attL(B、O、P)attR(B、O、P)BOB(细菌细菌)+POP()BOP-POB(原噬菌体原噬菌体)IntIHF(integrase host factor)现在学习的是第23页，共38页BOB(细菌细菌)+POP()BOP-POB(原噬菌体原噬菌体)Int+XisIHF现在学习的是第24页，共38页O为核心序列，为核心序列，15bp，富含，富含AT，无回纹对称，无回纹对称现在学习的是第25页，共38页第四节第四节
15、 转座遗传因子转座遗传因子现在学习的是第26页，共38页细胞中能改变自身位置细胞中能改变自身位置的一段的一段DNA顺序，叫做顺序，叫做转座遗传因子转座遗传因子(transposable genetic element)，或简称转座因子或简称转座因子现在学习的是第27页，共38页Ds-Ac系统系统McClintock在玉米中发现的转座因子除了具有转座的特性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)控制因子控制因子解离因子解离因子(Ds，dissociati
16、on)激活因子激活因子(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增加，并因此改变邻近基因的表型效应Ac的存在可以解除的存在可以解除Ds对对C的抑制作用，的抑制作用，从而使色素基因从而使色素基因C得以表达得以表达现在学习的是第28页，共38页现在学习的是第29页，共38页原核生物中的转座因子原核生物中的转座因子 中间是由两个颠倒的重复序列中间是由两个颠倒的重复序列(IR，inverted repeat)形成，也是一对插入序列形成，也是一对插入序列(IS，inserted sequence)现在学习的是
17、第30页，共38页整个质粒整个质粒转座子转座子(transposon，Tn)转移功能基因转移功能基因(resistance-transfer functional(RTF)genes)IR基因，如抗性基因等基因，如抗性基因等现在学习的是第31页，共38页转座机理转座机理现在学习的是第32页，共38页转座以后原来位置上的转座子保持不变；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；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一个合理的转座机制的模型需要说明下列现象：象：现在学习的是第33页
18、，共38页Shapio(1973)提出了一个提出了一个Tn3的转的转座模型：座模型：现在学习的是第34页，共38页1、切开：、切开：Tn3转座酶具转座酶具两种功能即：识别受体质两种功能即：识别受体质粒上的靶序列并在其两侧粒上的靶序列并在其两侧造成切口；识别自身两边造成切口；识别自身两边的反向重复序列，并在的反向重复序列，并在3端切开端切开2、连接：供体和、连接：供体和受体结合成为共受体结合成为共联体，即两个或联体，即两个或两个以上的复制两个以上的复制子通过共价键连子通过共价键连接起来的一个复接起来的一个复制子制子现在学习的是第35页，共38页3、复制：由、复制：由DNA聚聚合酶修补缺口，并合酶
19、修补缺口，并由连接酶连接由连接酶连接4、重组：在特定位点进行重组，结、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，另一个是原来含有转座子的序列，另一个是通过转座插入了转座子的序列通过转座插入了转座子的序列现在学习的是第36页，共38页转座子的遗传效应转座子的遗传效应引起插入突变；插入位置出现新基因；原来位置上保引起插入突变；插入位置出现新基因；原来位置上保持有原有的转座子；改变染色体的结构，如倒位、缺持有原有的转座子；改变染色体的结构，如倒位、缺失等；调节基因活动的开关；增加同源序列的整合；失等；调节基因活动的开关；增加同源序列的整合；增加新的变异，有利于进化增加新的变异，有利于进化现在学习的是第37页，共38页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第38页，共38页