重组与转座-PPT.pptx

重组与转座重组与转座第一节第一节 同源重组同源重组一、定义一、定义:指减数分裂过程中染色体间遗传物质得交换指减数分裂过程中染色体间遗传物质得交换,即在两即在两个个DNADNA双链间以任何一对同源序列为底物进行得交换。双链间以任何一对同源序列为底物进行得交换。同源重组发生在同源重组发生在DNADNA得同源序列间。生物中很普遍得同源序列间。生物中很普遍,如真核生物如真核生物非姊妹染色体、姊妹染色体之间得交换非姊妹染色体、姊妹染色体之间得交换,细菌及其某些低等真细菌及其某些低等真核生物得转化、转导、接合等都属于同源重组。核生物得转化、转导、接合等都属于同源重组。二、同源重组得机制二、同源重组得机制 减数分裂中期减数分裂中期,染色体配对染色体配对,同源染色体同源染色体之间发生单链断裂之间发生单链断裂,交叉重接后交叉重接后,产生了重组产生了重组后得后得2 2个染色单体个染色单体(一一)HolidayHoliday模型模型:Robin HollidayRobin Holliday于于19641964年年提出提出1、联会、联会同源染色体整齐配对。同源染色体整齐配对。2、同一位置上得单链断裂。、同一位置上得单链断裂。3 3、断裂得3末端彼此交换。4、伸伸入入得得3端端与与原原5-头头连连接接,形形成成一一个个Holiday结结构构;该该结结构构可可以以发发生生异异构构化化:DNA经经过过一一定定得得扭扭曲曲旋旋转转形形成得异构体。成得异构体。5 5、分分支支迁迁移移(branchmigration):交交叉叉点点沿沿DNA向向任任意意方方向向移移动动,分分别别形形成成异异源源双双链链,此此过过程程中中没没有有新新键键得得生生成成,只就是链得置换。只就是链得置换。(二二)2nd模型模型:双链断裂重组模型双链断裂重组模型(modelofdouble-strandbreaksrebination)1、一条染色体得两条链都发生了断裂、一条染色体得两条链都发生了断裂,并启动重组得开始并启动重组得开始,由由DNA内切酶水解磷酸二酯键产生内切酶水解磷酸二酯键产生;2、核酸外切酶扩大缺口、核酸外切酶扩大缺口,产生游离得产生游离得3末端末端3、游离、游离3端端(供体供体)侵入完整得双链同源染色体侵入完整得双链同源染色体(受体受体)中。中。4、由修复系统、由修复系统(类似于大肠杆菌得类似于大肠杆菌得DNAPolI),以受体得另一个以受体得另一个互补链为模板互补链为模板,在侵入得在侵入得3端之后合成一片段。受体原先得链端之后合成一片段。受体原先得链突出形成突出形成D-环环5、受体得、受体得D-环单链填补供体得缺口环单链填补供体得缺口,修复系统扩大修复系统扩大D环环,直到填直到填补缺口所需得长度补缺口所需得长度,同时形成同时形成2个交叉得个交叉得Holiday结构结构,并向外并向外适当迁移适当迁移6、交错切割、交错切割Holliday结构得交叉点结构得交叉点,释放双链释放双链,留下得缺口由留下得缺口由DNA连接酶连接。连接酶连接。1、DNA分子分子2条链同时断条链同时断2、缺口扩大形成、缺口扩大形成3末端末端3、单链、单链3端侵入同源双链端侵入同源双链4、修复系、修复系统合成片统合成片段段,形成形成D环环5、D环填补缺口环填补缺口5、修复系统扩大、修复系统扩大D环环,完完全填补缺口全填补缺口5、形成、形成2个交叉点个交叉点大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点(三三)HolidayHoliday结构得拆分结构得拆分 HolidayHoliday结结构构将将4 4条条DNADNA链链连连锁锁在在一一起起,连连接接点点称称HolidayHoliday结结构。构。拆分拆分(resolution)方式有两种方式有两种,由内切酶在交叉点处形成一对由内切酶在交叉点处形成一对切口切口,断口由连接酶连接。产生断口由连接酶连接。产生两种结果两种结果:交互重组交互重组(左左,两条链中都有异两条链中都有异源片段源片段,即拼接重组即拼接重组)片段重组片段重组(右图右图,其中一条链完其中一条链完全无异源区全无异源区)三、细菌三、细菌DNADNA得重组得重组 1 1、细菌得重组酶、细菌得重组酶:1 1)RecARecA蛋白蛋白:为为E E、coli coli RecA RecA基因得产物基因得产物,RecARecA蛋白就是催化重组基本反应得酶蛋白就是催化重组基本反应得酶,能通过碱基能通过碱基配对使两个配对使两个DNADNA连接成杂交分子。连接成杂交分子。2 2)Rec BCDRec BCD酶酶:亦称核酸外切酶亦称核酸外切酶V V,她通过她通过ChiChi序列序列识别靶位点。活性识别靶位点。活性:在在SSBSSB存在下松开存在下松开DNADNA双链双链;ATPATP酶活酶活;在重组中制造在重组中制造33端得单链端得单链DNADNA。3 3)ruvABCruvABC:为为ruvAruvA、B B、C C基因得产物基因得产物,促进异源双促进异源双链结构得形成。链结构得形成。2 2、单链摄入和链交换机理、单链摄入和链交换机理 RecARecA蛋白作用于蛋白作用于DNADNA分子分子,用单链置换双链分子中用单链置换双链分子中得同源区段得反应得同源区段得反应,称单链摄入。称单链摄入。RecARecA蛋白与蛋白与RecBCDRecBCD协同完成单链得摄入过程。协同完成单链得摄入过程。E E、colicoli中有中有ChiKaiChiKai结构结构:5-GCTGGTGG-35-GCTGGTGG-3 3-CGACCACC-5 3-CGACCACC-5 RecBCDRecBCD沿双链滑行至沿双链滑行至ChiChi结构附近时结构附近时,将其附近得兔耳结构得一端切开形将其附近得兔耳结构得一端切开形成具有成具有3-3-端得单链区。端得单链区。RecBCDRecBCD可沿可沿双链继续滑行寻找下一个双链继续滑行寻找下一个ChiChi结构。结构。兔耳结构兔耳结构:RecBCDRecBCD结合结合DNADNA,使解使解链速度大于恢复双螺旋得速度链速度大于恢复双螺旋得速度,所以所以形成二个单链环形成二个单链环,称兔耳结构。称兔耳结构。RecARecA:与与RecBCDRecBCD制造得单链制造得单链DNA3DNA3端结合端结合,并引入并引入另一个完整得双链结构中导致重组。另一个完整得双链结构中导致重组。RecARecA使一个单链使一个单链DNADNA与双螺旋中得与双螺旋中得同源序列发生置同源序列发生置换换,这一反应被称这一反应被称为单链摄取为单链摄取(single-strand(single-strand uptake)uptake)、单链侵、单链侵入、或单链同化入、或单链同化(single-strand(single-strand assimilation)assimilation)。当当HollidayHolliday中间体形成中间体形成,由由RuvARuvA和和RuvBRuvB蛋白促进异源双链蛋白促进异源双链得形成得形成,RuvCRuvC切开联结体。切开联结体。RuvARuvA:识别识别HollidayHolliday结构得交叉点结构得交叉点,RuvARuvA四聚体结合其上四聚体结合其上形成四方平面得构象形成四方平面得构象,使得分支点易于移动使得分支点易于移动;RuvARuvA还帮还帮助助RuvBRuvB六聚体环结合在交叉点上游。六聚体环结合在交叉点上游。RuvBRuvB:解旋酶解旋酶,水解水解ATPATP推动分支迁移推动分支迁移 RuvABRuvAB复合物得移动速度约为复合物得移动速度约为101020 bp/s20 bp/s。RuvCRuvC:切开切开HollidayHolliday联结体联结体,(,(之后由之后由DNADNA聚合酶和聚合酶和DNADNA连接连接酶进行修复合成酶进行修复合成)。RuvCRuvC为核酸内切酶为核酸内切酶,识别不对称得四核苷酸识别不对称得四核苷酸ATTGATTG位点位点,并决定产生片段重组或拼接重组。并决定产生片段重组或拼接重组。3、细菌中、细菌中Holiday结构得拆分结构得拆分Ruv AB复合物结合于Holliday联结体得模型 四、真核生物中得重组酶酿酒酵母rad51基因与大肠杆菌recA基因同源,其功能有关。该基因突变造成双链断裂积累,并且无法形成正常得联会复合物。原核生物与真核生物得同源重组机制可能有所不同。五、同源重组得作用五、同源重组得作用 1 1、维持种群得遗传多样性、维持种群得遗传多样性 2 2、在在真真核核生生物物中中同同源源重重组组使使同同源源染染色色体体得得染染色色单单体体间间发发生生物物理理连连接接,这这样样使使第第一一次次减减数数分分裂裂时时同同源源染染色色体能平均分配至子代细胞中。体能平均分配至子代细胞中。3 3、有有助助于于DNADNA损损伤伤得得修修复复,发发生生重重组组得得位位置置常常含含有有错配得碱基。错配得碱基。广广泛泛存存在在各各类类细细胞胞中中,包包括括基基因因表表达达得得调调节节,发发育育过过程程中中程程序序性性DNADNA重重排排,病病毒毒和和质质粒粒DNADNA复复制制时时得得整合与切除等。整合与切除等。特特点点:重重组组发发生生在在特特定定得得短短序序列列中中(20(20200 200 bpbp,重重组位点组位点),由重组酶等识别。由重组酶等识别。重组得结果重组得结果:取决于重组位点得位置和方向。取决于重组位点得位置和方向。1 1、重重组组位位点点以以相相反反得得方方向向于于同同一一DNADNA分分子子上上,发发生生倒位倒位;2 2、重重组组位位点点以以相相同同方方向向于于同同一一DNADNA分分子子上上,发发生生切切除除;3 3、如在不同分子上、如在不同分子上,发生整合发生整合第二节第二节位点特异性重组位点特异性重组Site-specificrebinationA、重组区转录方向相同且位于同一、重组区转录方向相同且位于同一DNA分子分子,重组后发生切除重组后发生切除;B、重组区转录方向相反且于同一、重组区转录方向相反且于同一DNA分子上分子上,结果发生倒位。结果发生倒位。C、位于不同分子、位于不同分子,重组后发生整合重组后发生整合噬菌体噬菌体DNADNA整合到细菌染色体整合到细菌染色体DNADNA得机制得机制:噬菌体得溶源状态噬菌体得溶源状态:噬菌体噬菌体DNADNA整合到细菌染色体得专一性位整合到细菌染色体得专一性位点中点中,转变为原噬菌体转变为原噬菌体DNADNA得非活性状态得非活性状态(溶源状态溶源状态)。溶菌状态溶菌状态:噬菌体噬菌体DNADNA以环状分子独立存在。以环状分子独立存在。噬菌体噬菌体DNADNA两种状态得转换都与位点专一性重组有关。两种状态得转换都与位点专一性重组有关。位点专一性重组涉及短得同源序列位点专一性重组涉及短得同源序列,即细菌即细菌DNADNA和噬菌体和噬菌体DNADNA上上都有得专一得附着位点都有得专一得附着位点(attachment site,attattachment site,att),),整合和切整合和切除过程都就是在此位点上进行得。除过程都就是在此位点上进行得。1、噬菌体、噬菌体DNA得整合与切除得整合与切除溶溶菌菌与与溶溶源源状状态态 细菌得附着位点为细菌得附着位点为attBattB,序列序列BOBBOB;噬菌体噬菌体attPattP(POPPOP),),序列序列O O共有共有,称核心序列。重组发生核称核心序列。重组发生核心序列上心序列上,DNADNA以线性形式插入以线性形式插入细菌染色体细菌染色体,此时原噬菌体被重此时原噬菌体被重组产生得两个新得组产生得两个新得attattL L(BOPBOP)和和attattR R(POBPOB)位点所固定位点所固定,整合整合过程在过程在attBattB和和attPattP之间识别之间识别,而而切除过程在切除过程在attLattL和和attRattR之间识别。之间识别。使整合和切除反应不在相同序列使整合和切除反应不在相同序列间进行间进行,保证整合得保证整合得DNADNA不会立即不会立即被切除被切除Staggered cleavages in the mon core sequence of attP and attB allow crosswise reunion to generate reciprocal rebinant junctions、在在噬菌体与大肠杆菌得共有序列噬菌体与大肠杆菌得共有序列15bP,此处形成断裂、交叉、此处形成断裂、交叉、重接、分支迁移及拆分重接、分支迁移及拆分,类似于同源重组类似于同源重组Int and IHF bind to different sites in attP、The Int recognition sequences in the core region include the sites of cutting、2、真核生物中得位点特异性重组、真核生物中得位点特异性重组抗体由成熟抗体由成熟B细胞细胞(即浆细胞即浆细胞)经抗原刺激后产经抗原刺激后产生生,由重链和轻链各由重链和轻链各2条组成条组成,近近N端为可变区端为可变区,近近C端为恒定区。端为恒定区。轻链得恒定区轻链得恒定区(CL)有有和和两种两种,重链得重链得C区区(CH)有有、和和五种五种,组成五组成五种不同得种不同得IgG、A、D、E、M。=二硫键,Fab(fragment antigen-binding),Fc(fragment crystallized)V+CV+CVCVCLCH1CH2CH3IgG,IgD,IgA重链CH1-CH2间Fab得V与C之间存在另一个抗体得多样性就是通过位点专一性重组实现得抗体得多样性就是通过位点专一性重组实现得人轻链得人轻链得V区肽链由区肽链由V和和J基因编码基因编码;重链得重链得V区由区由V、D、J三三种基因编码产物组合而成。轻链和重链得种基因编码产物组合而成。轻链和重链得C区由区由C基因编码。基因编码。C基因基因 1 4 10染色体染色体 2#22#14#人类轻链基因与重链基因结构 人轻链人轻链基因于基因于2号染色体号染色体,胚胎干细胞中分隔为胚胎干细胞中分隔为L(前导肽前导肽)、V(可变区可变区)、J(连接区连接区)、C(恒定区恒定区)基因段。各基因段。各V基因前都有基因前都有L串联串联;C基因基因1份。份。在在B淋巴细胞中淋巴细胞中,受抗原刺激分化为浆细胞过程中受抗原刺激分化为浆细胞过程中,2#染色体染色体上发生上发生V/J基因重排基因重排,V基因与基因与5个个J基因片段及之后得基因片段及之后得C片段拼片段拼接接,转录后编码两段肽形成转录后编码两段肽形成轻链。重排轻链。重排(V、J组合、组合、V/J接头接头组合组合),产生约产生约7500种种轻链基因组合。轻链基因组合。轻链基因得重排与此轻链基因得重排与此类似。类似。人重链基因在人重链基因在14号染色体号染色体,胚胎干细胞中分隔为胚胎干细胞中分隔为L、V、D(多多样性区样性区)、J、C基因片段基因片段,10份份C基因。基因。B淋巴细胞分化时发生淋巴细胞分化时发生V/D/J重排重排,再与一个再与一个C片段构成重链基因。这些组合片段构成重链基因。这些组合,产生产生240万种重链基因。万种重链基因。轻链和重链组合可以产生轻链和重链组合可以产生180亿种亿种(75002400000)Ig分子。分子。Asinglegeneclusterinmancontainsalltheinformationforheavy-chaingeneassembly抗抗体体基基因因重重排排得得实实验验证证明明淋巴细胞中淋巴细胞中VC基因于同一片段中基因于同一片段中,证明基因发生了重排证明基因发生了重排、实验实验:人类基因人类基因组以内切酶消组以内切酶消化化,用用V或或C基基因探针检测因探针检测抗体轻链形成模式位点特异性重组位点特异性重组抗体重链基因得重排1st位点特异性重组位点特异性重组2nd位点特异性重组位点特异性重组RSSsequence:heptamer-spacer-nonameriscalledarebinationsignalsequence(RSS)位点特异性重组得位点就是如何控制得？位点特异性重组得位点就是如何控制得？重组遵守重组遵守12/23原则原则:只能发生在只能发生在23bp间隔区得间隔区得RSS与与12bp间隔区得间隔区得RSS间间图图1A、重组区转录方向相、重组区转录方向相同且位于同一同且位于同一DNA分子分子,重组后发生切重组后发生切除除;B、重组区转录方向相、重组区转录方向相反且于同一反且于同一DNA分分子上子上,结果发生倒位。结果发生倒位。C、位于不同分子、位于不同分子,重重组后发生整合组后发生整合第三节第三节 转座重组转座重组同源染色体上得同源重组比例较少同源染色体上得同源重组比例较少,更多得就是非同源染色体更多得就是非同源染色体间得转座重组。间得转座重组。原核生物原核生物,真核生物基因组中都有一些不必借助同源序列可以真核生物基因组中都有一些不必借助同源序列可以移动得移动得DNADNA片段片段,这些片段称转座子这些片段称转座子(transposon or transposon or transposable elementtransposable element,转座元件转座元件)。转座就是随机得。转座就是随机得,供体和供体和受体部位之间得序列没有任何关系。受体部位之间得序列没有任何关系。转座子共有得结构特征转座子共有得结构特征:1 1、两端都有反向重复序列、两端都有反向重复序列(就是转座酶识别得序列就是转座酶识别得序列)2 2、具有编码转座酶得基因、具有编码转座酶得基因,催化转座子插入新得位点催化转座子插入新得位点一、原核生物得转座一、原核生物得转座(一一)转座子得类型转座子得类型 1 1、简单转座子、简单转座子,即插入序列即插入序列(insertion sequence,ISinsertion sequence,IS)。ISIS在在大肠杆菌得质粒中很常见大肠杆菌得质粒中很常见,如如IS1IS1有有1010个拷贝。个拷贝。ISIS可编码转座可编码转座酶酶,就是自主单位。就是自主单位。5-GAC-CAG-35-GAC-CAG-3 IS IS得特点得特点:(1 1)ISIS末端为反向重复序列末端为反向重复序列,15-25bp15-25bp,二者可有少量碱基不同。二者可有少量碱基不同。(2 2)ISIS转入宿主转入宿主DNADNA序列时序列时,使宿主使宿主DNADNA产生产生5-9bp5-9bp得同向重复序得同向重复序列。列。Transposition Transposition(转座作用转座作用转座作用转座作用)ISelement转座酶转座酶在宿主在宿主DNADNA上上切割切割ISIS插入缺口后插入缺口后形成同向重复形成同向重复5-9bp同同向重复向重复5-9bp同同向重复向重复2 2、复合转座子、复合转座子:较大较大,由两个重复序列加中心区由两个重复序列加中心区(编码抗药性因编码抗药性因子等基因子等基因)构成构成,以以TnTn命名。中心区常有命名。中心区常有1-31-3个个ORFORF,编码抗药因编码抗药因子或解离酶子或解离酶(为重组酶为重组酶,使复制型转座子以同源重组方式分开时使复制型转座子以同源重组方式分开时起作用起作用)。TnTn重复序列为重复序列为ISIS,可在同一条染色体、不同染色体间可在同一条染色体、不同染色体间移动。如移动。如Tn3Tn3可编码三个蛋白可编码三个蛋白,有氨苄抗性。有氨苄抗性。内酰胺酶内酰胺酶,AmpR(二二)转座子得转座机制转座子得转座机制转座子都可编码转座酶转座子都可编码转座酶,而转座子得末端大多数而转座子得末端大多数为反向重复序列。为反向重复序列。转座机制转座机制:在转座酶得作用下在转座酶得作用下,在转座子两端和在转座子两端和靶位点产生切口靶位点产生切口,形成得突出单链末端与转座形成得突出单链末端与转座子两端得反向重复序列相连子两端得反向重复序列相连,再由再由DNADNA聚合酶填聚合酶填补缺口补缺口,连接酶封闭切口。连接酶封闭切口。转座作用得机制分为转座作用得机制分为2种类型种类型:1、复制型转座、复制型转座:留一个留一个,转一个转一个2、非复制型转座、非复制型转座:直接转移直接转移,为保守型转座。为保守型转座。转座时转座时,转座子从供体位点切除转座子从供体位点切除,插入到靶位插入到靶位点点,其中每一个核苷酸都被保留下来。其中每一个核苷酸都被保留下来。、1、复制型转座子Cointegrate共整合体,需解离酶分开,如Mu转座子2、Nonreplicativetransposition proceeds by breakage and reunion非复制型转座子非复制型转座子Nonreplicative transposition results when a crossover structure is released by nicking、This inserts the transposon into the target DNA,flanked by the direct repeats of the target,and the donor is left with a double-strand break、Nonreplicative transposition allows a transposon to move as a physical entity from a donor to a recipient site、This leaves a break at the donor site,which is lethal unless it can be repaired、Both strands of Tn10 are cleaved sequentially,and then the transposon is joined to the nicked target site、Nonreplicativetransposition proceeds by breakage and reunion、(三三)转座子转座频率得控制转座子转座频率得控制转座子必须能维持最小得移动频率转座子必须能维持最小得移动频率,太大得频率使宿主细胞致太大得频率使宿主细胞致死。如死。如Tn10Tn10Tn10Tn10,长度为长度为5K5K,为复合型转为复合型转座子座子,两端各有一重复序列两端各有一重复序列 5NGCTAGCN3 5NGCTAGCN3 3NCGATCGN53NCGATCGN5IS10R就是就是Tn10得活性组件得活性组件,IS10L就是缺陷型就是缺陷型,其转座其转座酶得活力就是酶得活力就是IS10R得得1-10%,靠近靠近IS10R有两个方向有两个方向相反得启动子。相反得启动子。1 1、甲基化控制甲基化控制:Tn10Tn10上有二个甲基化位点上有二个甲基化位点(GATCGATC),),一个一个位于位于ISIS上上,另一个位于转座酶启动子上。另一个位于转座酶启动子上。Tn10Tn10与宿主与宿主DNADNA一起复制时一起复制时,产生半甲基化产生半甲基化,转座子激活转座子激活,编码转座酶编码转座酶,导导致转座致转座,一旦两个位点均被甲基化一旦两个位点均被甲基化,则转座酶停止合成则转座酶停止合成,转转座停止。座停止。GATCGATC2 2、通过启动子调节通过启动子调节:Tn10Tn10上有二个方向相反得启动子上有二个方向相反得启动子,向外得启动子向外得启动子Pout较强较强,转录产物为一短链转录产物为一短链RNARNA,向内得启向内得启动子动子PinPin较弱较弱,转录转录47KD47KD得转座酶得转座酶mRNAmRNA,两种转录产物两种转录产物RNARNA之间有之间有40bp40bp得重叠得重叠,可结合从而抑制转座酶得表达。可结合从而抑制转座酶得表达。、(四四)转座子引起得遗传学效应转座子引起得遗传学效应 1 1、引起插入、缺失、倒位、易位、链断等突变、引起插入、缺失、倒位、易位、链断等突变 2 2、插入位置出现新得基因、插入位置出现新得基因 3 3、影响调控区对靶基因得调节、影响调控区对靶基因得调节,使沉默基因启动或使沉默基因启动或使基因关闭使基因关闭 4 4、影响相邻基因得表达、影响相邻基因得表达,甚至出现表型改变甚至出现表型改变二、真核生物得转座作用二、真核生物得转座作用 1 1 玉米得转座成分玉米得转座成分玉米中存在几组控制元件玉米中存在几组控制元件:Ac-DsAc-Ds,spmspm,DtDt等等,不同品系中数目和位置不同。不同品系中数目和位置不同。The Ac element has two ORFDs elements have internal deletions、ControllingelementsinmaizeformfamiliesoftransposonsAc-Ds元件中元件中Ac就是自就是自主成分主成分,Ds就是非自主就是非自主成分。成分。Ac转座子转座子4563bp4563bp,转录转录3 3、6Kb6Kb得得mRNAmRNA,其两侧有其两侧有11bp11bp得得反向重复序列。反向重复序列。AcAc有转有转座酶基因座酶基因,可自主移动可自主移动,引起较高频率得突变引起较高频率得突变,致玉米合成花色素苷致玉米合成花色素苷,出现花色玉米粒。出现花色玉米粒。Ac Ac和和DsDs这两个因子都位于玉米第这两个因子都位于玉米第9 9号染色体短臂号染色体短臂,在色素基因在色素基因C C得附近。当得附近。当C C基因附近有基因附近有AcAc而没有而没有DsDs时时,C C基因处于活化状态基因处于活化状态,玉米籽粒内有色素生成玉米籽粒内有色素生成,籽粒就是有颜色得。当籽粒就是有颜色得。当D D、s s因子插入因子插入基因基因C C并且并且AcAc也存在得情况下也存在得情况下,虽然虽然DsDs抑制基因抑制基因C C得活性得活性,但由但由于在玉米胚乳发育期间有些细胞里得于在玉米胚乳发育期间有些细胞里得DsDs因因AcAc存在而切离转座存在而切离转座,所以这些细胞仍能合成色素所以这些细胞仍能合成色素,因而玉米籽粒出现色素斑点。当因而玉米籽粒出现色素斑点。当AcAc不存在时不存在时,DsDs固定在固定在C C基因处基因处,C C不再合成色素。玉米籽粒就不再合成色素。玉米籽粒就没有颜色。没有颜色。Ac和和Ds这两个因子都位于玉米得第九号染色体短臂这两个因子都位于玉米得第九号染色体短臂,在色素基因在色素基因C得附近。得附近。Ac因子全长因子全长4、5kb,有有5个外显子个外显子,其产物就是转座酶。其产物就是转座酶。Ac因子两端因子两端就是长就是长11bp得反向重复序列得反向重复序列(IR);Ds因子长因子长0、4-4kb,她得中间她得中间(在转座酶基因中在转座酶基因中)有许多种长度不等得有许多种长度不等得缺失缺失,如如Ds9只缺失只缺失194bp,而而Ds6则缺失则缺失2、5kb,Ds得两端也都有得两端也都有11bp得得反向重复序列。反向重复序列。Ac和和Ds得末端反向重复几乎就是一样得得末端反向重复几乎就是一样得,只有一个不同之处只有一个不同之处:Ac两两端最外边得核苷酸就是彼此不互补得端最外边得核苷酸就是彼此不互补得T:G,而而Ds就是互补得就是互补得T:A(图图)。Ac-Ds转座元件结构示意图。右边示转座元件结构示意图。右边示Ac及及Ds元件的单链元件的单链DNA末端反末端反向重复配对所形成的茎环结构，这种结构可能对转座有意义向重复配对所形成的茎环结构，这种结构可能对转座有意义 由于缺失转座酶由于缺失转座酶,Ds因子不能自主移动因子不能自主移动,因此因此Ds因子就因子就是非自主移动得受体因子是非自主移动得受体因子(dissociator),而而Ac则为自主移动则为自主移动得调节因子得调节因子(activator),Ds得转座依赖于得转座依赖于Ac元件得存在。元件得存在。Ac、Ds得转座属于非复制机制得转座属于非复制机制,即不就是复制一份拷即不就是复制一份拷贝后将拷贝转移贝后将拷贝转移,而就是直接从原来位置消失。而就是直接从原来位置消失。玉米转座因子对胚乳颜色得影响玉米转座因子对胚乳颜色得影响2 2 果蝇中得果蝇中得P P元件元件果蝇得品系果蝇得品系P P型和型和M M型杂交型杂交时时,会出现会出现:P P雄雄 +M+M雌雌 后代不育后代不育 P P雌雌 +M+M雄雄 后代可育后代可育P P品系中有品系中有P P元件元件,M M品系中品系中无。无。P P元件长度可变元件长度可变,最长最长约约2 2、5 Kb5 Kb,其中有其中有4 4个个ORFORF框。框。P P元件得两侧元件得两侧31bp31bp反向重复反向重复序列序列,在靶位点上形成在靶位点上形成8bp8bp得正向重复。得正向重复。体细胞体细胞,P元件元件仅前两个内含仅前两个内含子子1 1、2 2被剪切被剪切,产生得产生得mRNAmRNA为为ORF0-ORF1-ORF2ORF0-ORF1-ORF2,编码转编码转座酶抑制物座酶抑制物(66KD)。卵细胞中卵细胞中,可正常切除可正常切除3 3个内个内含子含子,将将4 4个外显子联在一起个外显子联在一起,产生有活性得转座酶产生有活性得转座酶(87KD),),使使P P元件转座元件转座,产生产生得配子细胞不育。得配子细胞不育。P品系得雌果蝇产生得品系得雌果蝇产生得卵细胞中有细卵细胞中有细胞质胞质,其中早已充满体细胞产生得转其中早已充满体细胞产生得转座酶阻遏物座酶阻遏物,与任何品系得雄果蝇杂与任何品系得雄果蝇杂交交,抑制雄性配子抑制雄性配子P P元件编码转座酶得元件编码转座酶得活性活性,后代全都可育。后代全都可育。M M品系品系雌果蝇雌果蝇中中,由于卵细胞中无完整由于卵细胞中无完整得得P P元件元件,也就没有转座酶得抑制物也就没有转座酶得抑制物,与与P P品系得雄果蝇杂交时品系得雄果蝇杂交时,P P元件不受元件不受抑制表达出转座酶而转座抑制表达出转座酶而转座,产生得配产生得配子不育子不育,后代不育。后代不育。三、真核生物中得逆转座子三、真核生物中得逆转座子逆转录转座逆转录转座:从从DNA-RNA-DNA得转移过程得转移过程(转录、逆转录转录、逆转录)逆转座子逆转座子(retroposon,retrotransposon):以以RNA为中间体为中间体,经逆转录过程经逆转录过程再分散到基因组中得移动元件。自己编码逆转录酶和整合酶再分散到基因组中得移动元件。自己编码逆转录酶和整合酶结构结构:2类类(1)有长末端重复序列有长末端重复序列(longterminalrepeat,LTR),含有含有gag、pol基因基因(2)无无LTR,3端有端有polyA,编码区含编码区含gag、pol类似序列类似序列,5端常被截短。端常被截短。FSH-FSH-基因内含子基因内含子1 1插入片段得序列分析插入片段得序列分析 Region A of RNA polymerase promoter Region A of RNA polymerase promoter 1 G1 GAAACGTTTAAACGTTTGGAGTTCCCGTCGGGAGTTCCCGTCGTGGCGCAGTGGTGGCGCAGTGGTTAACGAATCCGACTAGGAACCATGAGGTTGCTTAACGAATCCGACTAGGAACCATGAGGTTGC RegionBofRNApolymerasepromoterAlu 66 G66 GGGTTCGGTCCGGTTCGGTCCCTGCCCTTGCTCAGTGGGTTACTGCCCTTGCTCAGTGGGTTAatgatccggcgttgccgtgatgatccggcgttgccgtgagctagctgtggtgtagggtggtgtagg M I R R C R E L W C R M I R R C R E L W C R AluAlu 131 131 tcgcagacgcggctcagatccctcgttgctgtggctctggcgtcgcagacgcggctcagatccctcgttgctgtggctctggcgtagGCGGGTGGCTACtagGCGGGTGGCTACAGCTAGCTCTGACTGA S Q T R L R S L V A V A L A S Q T R L R S L V A V A L A 196 TTCGACCCCTAGCCTGGGAACCTCCATATGCCGCGGGAGCGGCCCAAAGAAATGGCAAAAGAC196 TTCGACCCCTAGCCTGGGAACCTCCATATGCCGCGGGAGCGGCCCAAAGAAATGGCAAAAGACAAAA PolyPoly(A A)261 AAAAAAAAAAAAAAAAA261 AAAAAAAAAAAAAAAAAG GAAACGTTTAAACGTTTG 287G 287猪猪FSH-基因得克隆基因得克隆M122000bp-1000bp-500bp-100bp-1985bp糯谷猪FSH-亚基基因得扩增M:DL2000 DNA Marker1、2:FSHb-PCR产物(1985bp)FSH-基因得核苷酸序列特征基因得核苷酸序列特征猪种核苷酸 结构 AANCBI登录从江香猪从江香猪3704bp3 E+2 In 129EF488101榕江香猪榕江香猪1985bp2 E+1 In 129ER066511榕江香猪榕江香猪3443bp3 E+2 In 129DQ086831糯糯 谷谷 猪猪 1985bp2 E+1 In 129DQ086831E:Exon;In:Intron核苷酸得同源性分析核苷酸得同源性分析:各猪品种之间得差异各猪品种之间得差异3 3个碱基个碱基C33TC33T、C48TC48T、C369GC369G与大白猪得相似性为与大白猪得相似性为9999、5%5%杂合子榕江香猪同源染色体上两种杂合子榕江香猪同源染色体上两种FSH-FSH-基因基因 榕江香猪榕江香猪 编码区编码区 编码区碱基编码区碱基 编码区编码区1 1C24C24C157C157 A191 A191 G360 G360 编码区编码区2 2T24T24T157T157 G191 G191 C360 C360前体前体氨基酸氨基酸3 3个不同个不同:5353位位:Arg/TrpArg/Trp,6464位位:Asn/SerAsn/Ser,120120位位:Arg/SerArg/Ser 1 1 6060FSH-B MKSLQFCFLFCCWKAICCNSCELTNITITVEKEECNFCISINTTWCAGYCYTRDLVYKDPFSH-B MKSLQFCFLFCCWKAICCNSCELTNITITVEKEECNFCISINTTWCAGYCYTRDLVYKDPFSH-A -W-FSH-A -W-61 12061 120FSH-B ARPNIQKTCTFKELVYETVKVPGCAHHADSLYTYPVATECHCGKCDSDSTDCTVRGLGPRFSH-B ARPNIQKTCTFKELVYETVKVPGCAHHADSLYTYPVATECHCGKCDSDSTDCTVRGLGPRFSH-A -S-S FSH-A -S-S 121 129 121 129FSH-B YCSFSEMKEFSH-B YCSFSEMKEFSH-A -FSH-A -FSH基因多态性及功能分析基因多态性及功能分析FSH-FSH-基因内含子基因内含子1 1得多态性得多态性 M12343000bp2000bp1000bp750bp500bp250bp100bp1.7Kb1.4Kb2000bp1000bp750bp500bp250bp100bp M12345678910500bp22