第九章转座因子的遗传分析.ppt
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1、第九章,转座因子的遗传分析,转座因子的发现与分类 原核生物中的转座因子 真核生物中的转座因子 转座作用的分子机制与遗传学效应,主 要 内 容,第一节 转座因子的发现与分类,转座因子的发现 DNA转座 反转录转座子,一、转座因子的发现,1914 年,Emerson 在研究玉米果皮色素遗传中发现:花斑果皮产生宽窄不同红白相间的花斑。花斑条纹的突变产生在于突变基因的不稳定性,但不知其因。 1938年,Rhoades 在研究玉米糊粉层色素遗传时,首次报道一个基因的遗传不稳定性受到一个独立基因的控制。但也未揭示其遗传机制。,40年代初,McClintock在研究玉米花斑糊粉层和植株色素产生的遗传基础时,
2、发现色素变化与一系列染色体重组有关。并且染色体的断裂或解离有一个特定位点(Ds)。但Ds并不能自行断裂受一个激活因子Ac所控制。 Ac表现很特殊,可以离开原座位运动到同一个或不同染色体的另一座位,McClintock把Ac和Ds称为控制因子或转座因子。,1961年Jacob 和Momod发表乳糖操纵子模型和控制基因理论,McClintock的“控制因子”假说开始重新引起人们的注意。 60年代未期Shapiro在细菌中也发现了可转座的遗传因子后,转座因子被人们所接受。,McClintock(1902-1992)于1983年获得诺贝尔医学生理学奖。,二、DNA转座,复制型转座 非复制型转座 保守型
3、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。 转座子中移动的部分被拷贝,一个拷贝仍然保留在原来的位置上,而另一个则插入到一个新的部位,这样转座过程伴随着转座子拷贝数的增加。 转座酶、解离酶 如:TnA转座子家族(Tn3和Tn1000 等),2、非复制型转座,转座因子作为一个物理性实体,直接由一个部位转移到另一个部位。 如:Tn10与Tn5,3、保守型转座,保守型转座是另一种非复制型的转座过程。该过程中转座元件从供体部位被切除并通过一系列的过程插入到靶部位,在该过程中每个核苷键皆被保留。,该转座过程与的整合机制类似,并且转座酶与整合酶家族有关。,三、反转录转座
4、子,由RNA介导,通过反转录酶将转座子RNA拷贝为cDNA后再整合到宿主基因组中形成转座,称为反/逆转座子或反转录转座子。 包括反转录转座子和反转录病毒。 只在真核生物基因组中发现。,RNA,cDNA,RNA,整合宿主靶DNA,反转录病毒,插入序列 转座子 转座噬菌体,第二节 原核生物中的转座因子,1、插入序列(inserted sequence,IS),20世纪60年代末Starlinger在大肠杆菌中发现半乳糖基因的突变体,称为gal-。 实验证明这种突变体是由于DNA片段插入而产生的,这一插入序列是最先发现的最小的一种转座因子,称为IS1。,IS的特性,IS 特点,(1) 长度在768-
5、5700bp; (2) 本身没有表型效应,只携带转座酶基因; (3) 两端几个到几十个bp的核苷酸顺序完全相同或相近。但方向相反,称为反向重复序列(IR)。 (4) 插入后引起靶DNA序列多数为5 11bp的正向重复。 (5) 一般情况下转座频率为10-410-3/世代,恢复频率为10-7 10-6/世代。,CCCAGAC GGGTCTG,IS结构模式图,含有IS的质粒经变性后形成颈环(或哑铃状)结构,变性后单链复性,IR,IR,IS,IR,IR,当一个IS插入靶DNA后,其两端会出现一小段正向重复序列(约5-11个核苷酸对。,2、转座子(transposon,Tn),一类较大的转座因子: 2
6、00025000bp. 含有与转座有关的基因外,还带有抗药基因以及其它基因,从而赋于宿主细菌一定的表型。 分为简单转座子和复合转座子。,Tn的特征,Tn3转座子,(a) 不含IS,为简单转座子。 (b)含有3个基因:编码-内酰胺酶的氨苄青霉素抗性基因(ampR),转座酶基因(tnpA)和编一种阻遏物的调节基因(tnpR)。 (c)两端为IR。,Tn3(简单转座子)的结构模式图,调节基因,使宿主菌获得一定特性,IR,IR,转座酶基因,氨苄青霉素抗性基因,Tn10转座子,Tn10的两侧IR为IS,为复合转座子。 带有四环素抗性基因,3、转座噬菌体(mutator phage): Mu,1963年,
7、Taylor发现,它是大肠杆菌的温和噬菌体, 38000bp的线状DNA 。 Mu的特点:几乎可以插入宿主染色体任何一个位置上。而且游离Mu和已经插入的Mu基因次序是相同的。另外它的两端没有粘性末端,插入某基因中就引起该基因突变。,第三节 真核生物中的转座子,酵母菌的转座子 果蝇的转座子 玉米的转座子 人类基因组中的转座子,1、酵母菌的转座子,目前在酵母中研究得较清楚的转座子是Ty系列(transponson yeast,Ty)。 Ty 1为5900bp,两端含有两个称为的正向重复序列,正向长末端重复序列(LTR)的长度约340bp。Ty插入酵母菌染色体后,受体上就会出现5bp的正向重复序列,
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