1、關(guān)于轉(zhuǎn)座因子的遺傳分析 (2)第一張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第1節(jié) 轉(zhuǎn)座因子的發(fā)現(xiàn)與分類1914年，Emerson在研究玉米果皮色素遺傳過程中，發(fā)現(xiàn)一種花斑果皮的突變類型。（1） 玉米花斑的發(fā)現(xiàn)第二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 1938年，Rhoades研究玉米籽粒糊粉層色素遺傳，首次報道一個基因的遺傳不穩(wěn)定性受到一個獨立基因的控制，但也未揭示其遺傳機(jī)制符合孟德爾分離比且基因不連鎖有色：A1/a1斑點：Dt/dt第三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月A1，a1的不穩(wěn)定性a1a1Dt_中，發(fā)生回復(fù)突變，即a1A1；對a1a1Dt_(花斑)進(jìn)行測交，后代完全有

2、色（理論上應(yīng)為部分有色），表明在親本a1是一種回復(fù)突變率很高的基因， 其不穩(wěn)定性與Dt基因密切相關(guān)。Rhoades已發(fā)現(xiàn)了某些基因的不穩(wěn)定性，而且這種不穩(wěn)定性是由另一個獨立的因子所控制。但仍未揭示這種不穩(wěn)定性的遺傳學(xué)機(jī)制。第四張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 1940-1950年，McClintock研究了玉米胚乳的紫色、白色以及白色背景上帶有的紫色斑點這些表型之間的相互關(guān)系McClintock的實驗第五張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月花斑表型是不穩(wěn)定的，推斷“花斑”表型并不是一般的基因突變產(chǎn)生的，而是由一種控制因子的存在所導(dǎo)致的。第六張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年

3、6月A(anthocyan)花色素C(color)決定紅色和紫色的發(fā)生R(red)紅色，以A、C為先決條件Pr(purple)紫色，以A、C、R為先決條件I(inhibitor)抑制C基因的作用控制玉米糊粉的基因第七張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月McClintock認(rèn)為花斑表型是不穩(wěn)定的，并推斷“花斑” 表型并不是一般的基因突變產(chǎn)生的，而是由于某種控制因子的存在所導(dǎo)致的；玉米帶有野生型C基因，則胚乳呈紫色；C基因的突變阻斷了色素的合成，胚乳呈白色；在胚乳發(fā)育過程中，突變發(fā)生回復(fù)導(dǎo)致斑點的產(chǎn)生。McClintock的解釋第八張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月有色基因C可使籽粒

4、呈現(xiàn)顏色，但在C旁由一個“可移動的遺傳因子”，即Dissociator (Ds)，Ds可以移動并插入到C基因中；當(dāng)Ds從C上移走后，C作用恢復(fù)，出現(xiàn)顏色；花斑的大小是Ds從C上移走的早晚引起的，移走的早，花斑就大，反之就小；Ds的移動還受另一個控制因子Activator (Ac)的控制，當(dāng)Ac存在時，Ds可移動；Ac丟失，則Ds不能移動。第九張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月顯性隱性顯性基因丟失，表象出隱性性狀無色Ds從 C 基因切離后，出現(xiàn)有色斑點第十張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 McClintock于 1951年提出轉(zhuǎn)座因子學(xué)說：生物基因組中存在轉(zhuǎn)座子，這些轉(zhuǎn)座因子既

5、可以沿染色體移動，也可以在不同染色體之間跳躍。因此，轉(zhuǎn)座因子又可稱為跳躍基因（jumping gene），但未受到重視 。（2）Mc Clintock的轉(zhuǎn)座因子學(xué)說第十一張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（3） 乳糖操縱子的發(fā)現(xiàn)1967年，Shapiro在E.coli中發(fā)現(xiàn)半乳糖操縱子(gal) dgal-的密度 dgal+的密度發(fā)現(xiàn)半乳糖操縱子(gal)第十二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月出現(xiàn)一個多余的 DNA 環(huán)（IS1）轉(zhuǎn)座因子被認(rèn)可第十三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2. DNA轉(zhuǎn)座因子 轉(zhuǎn)座(transposition)：基因組內(nèi)一段相對獨立的、可移動

6、序列，它們不必借用噬菌體或質(zhì)粒的形式就可以從基因組的一個部位直接轉(zhuǎn)移到另一個部位，這個過程稱為轉(zhuǎn)座。 轉(zhuǎn)座子每次移動時攜帶著轉(zhuǎn)座必需的基因一起在基因組內(nèi)躍遷，所以轉(zhuǎn)座子又稱跳躍基因(jumping gene)第十四張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座特點基因組內(nèi)移動不依賴于供體與受體間的序列關(guān)系一般僅移動轉(zhuǎn)座子序列本身第十五張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)座因子分類DNA轉(zhuǎn)座子直接以DNA序列某些區(qū)段作為轉(zhuǎn)座成分反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子以RNA介導(dǎo)轉(zhuǎn)座第十六張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1. DNA轉(zhuǎn)座子 復(fù)制型轉(zhuǎn)座 非復(fù)制型轉(zhuǎn)座 保守型轉(zhuǎn)座 第十七張，PPT共七

7、十四頁，創(chuàng)作于2022年6月復(fù)制型轉(zhuǎn)座概念：轉(zhuǎn)座過程中，轉(zhuǎn)座子被復(fù)制，一個拷貝保留在原位點，另一份拷貝插入到新的位點，轉(zhuǎn)座的DNA序列實際上是原轉(zhuǎn)座子的一個拷貝轉(zhuǎn)座過程伴隨著轉(zhuǎn)座子拷貝數(shù)的增加轉(zhuǎn)座酶、解離酶如：TnA轉(zhuǎn)座子家族第十八張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第十九張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月非復(fù)制型轉(zhuǎn)座概念：轉(zhuǎn)座因子作為一個物理性實體，直接由一個位點轉(zhuǎn)移到另一個位點保守性強(qiáng)需要轉(zhuǎn)座酶如：Tn10與Tn5第二十張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十一張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月保守型轉(zhuǎn)座概念：保守型轉(zhuǎn)座是轉(zhuǎn)座元件從供體部位被切除并通過一系列的

8、過程插入到靶部位，在該過程中每個核苷鍵皆被保留；保守型轉(zhuǎn)座是另一種非復(fù)制型的轉(zhuǎn)座過程；與 噬菌體整合機(jī)制非常相似，其轉(zhuǎn)座酶與 整合酶也相關(guān)。第二十二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月概念：由RNA介導(dǎo)，通過反轉(zhuǎn)錄酶將轉(zhuǎn)座子RNA拷貝為cDNA后再整合到宿主基因組中形成轉(zhuǎn)座，稱為反/逆轉(zhuǎn)座子或反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子類型：反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子和反轉(zhuǎn)錄病毒只在真核生物基因組中發(fā)現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子第二十四張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十五張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子與反轉(zhuǎn)錄病毒基因組比較反轉(zhuǎn)錄病毒的基因組為RNA 分子，感染

9、細(xì)胞時在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下將 RNA 拷貝為 DNA，然后整合到宿主基因組中；反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子是DNARNA 整合宿主中；反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子具有類似ERV的順序，沒有編碼外殼蛋白的基因，不會包裝形成具有蛋白質(zhì)外殼的顆粒；長散在核元件含有與反轉(zhuǎn)座有關(guān)的類反轉(zhuǎn)座基因；短散在核元件本身無反轉(zhuǎn)座酶基因，但可借用宿主中的反轉(zhuǎn)座酶實現(xiàn)轉(zhuǎn)座。第二十六張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月與轉(zhuǎn)座相關(guān)第二十七張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第2節(jié) 原核生物中的轉(zhuǎn)座因子原核生物的轉(zhuǎn)座因子類型： 插入序列（insertion sequence，IS） 轉(zhuǎn)座子（transposon，Tn）轉(zhuǎn)座噬菌體（Muphage

10、，Mu） 第二十八張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 插入序列 插入序列：原核生物中其中最簡單的轉(zhuǎn)座因子，不含任何宿主基因的可轉(zhuǎn)位的 DNA 序列； 是細(xì)菌染色體或質(zhì)粒 DNA 的正常組成部分 一個細(xì)菌細(xì)胞常帶有多個 IS 序列 攜帶有介導(dǎo)自身轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座酶第二十九張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 IS元件是獨立的結(jié)構(gòu)單位，每個元件只編碼為自身轉(zhuǎn)座所需要的蛋白質(zhì)； IS元件的末端為短的反向末端重復(fù)序列(IR)：在同一多核苷酸鏈內(nèi)下游存在著與上游某一段序列的互補(bǔ)序列反向的序列。ATGGGATCTTTAAAGATCCCATTACCCTAGAAATTTCTAGGGTA第三十張，P

11、PT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月反向重復(fù)序列轉(zhuǎn)座：可以從染色體的一個位置轉(zhuǎn)移到另一位置，或從質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到染色體上 形成兩個正向重復(fù)序列一個正向重復(fù)序列第三十一張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月含有IS的質(zhì)粒經(jīng)變性后形成頸環(huán)（或啞鈴狀）結(jié)構(gòu)第三十二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月IS的特點 長度在768-5 700 bp； 本身沒有表型效應(yīng)，只攜帶轉(zhuǎn)座酶基因； 兩端幾個到幾十個bp的核苷酸順序完全相同或相近，但方向相反，稱為反向重復(fù)序列(IR)； 插入后引起靶DNA序列多數(shù)為5-11bp的正向重復(fù)； 一般情況下，轉(zhuǎn)座頻率為10-4-10-3/世代，恢復(fù)頻率為10-7-10-6

12、/世代。第三十三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)座子(transposon, Tn) 一類較大的轉(zhuǎn)座子：2000-25000bp，兩端反向重復(fù)序列； 含有與轉(zhuǎn)座有關(guān)的基因外，還帶有抗藥基因以及其它基因； 分為簡單轉(zhuǎn)座子和復(fù)合轉(zhuǎn)座子；某些Tn的反向重復(fù)序列是已知的IS，帶有IS的Tn也稱為復(fù)合型轉(zhuǎn)座子，如Tn5、Tn10、Tn903；不含有IS的Tn稱為簡單轉(zhuǎn)座子，如Tn3。沒有 IS 序列的、體積龐大的轉(zhuǎn)座子 TnA 家族第三十四張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月復(fù)合轉(zhuǎn)座子簡單轉(zhuǎn)座子第三十五張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月Tn3轉(zhuǎn)座子不含IS，為簡單轉(zhuǎn)座子；含有3

13、個基因：編碼-內(nèi)酰胺酶的氨芐青霉素抗性基因(ampR)，轉(zhuǎn)座酶基因(tnpA)和編碼一種阻遏物的調(diào)節(jié)基因(tnpR)；兩端為IR。第三十六張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月Tn5轉(zhuǎn)座子主序列抗生素基因編碼轉(zhuǎn)座有關(guān)的酶：一種（蛋白 1 ）為轉(zhuǎn)座酶，另一種（蛋白 2 ）為轉(zhuǎn)座抑制蛋白 與IS50R只差別一個堿基第三十七張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月TnA 轉(zhuǎn)座子38 bp38 bp第三十八張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)座噬菌體(mutator phage, Mu)是大腸桿菌的溫和噬菌體，38 000 bp的線狀DNA；Mu的特點：幾乎可以插入宿主染色體任何一個位置

14、上；游離Mu和已經(jīng)插入的Mu基因次序是相同的；兩端沒有粘性末端，插入某基因中就引起該基因突變。第三十九張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第3節(jié) 真核生物中的轉(zhuǎn)座子酵母基因組中的轉(zhuǎn)座子果蠅基因組中的轉(zhuǎn)座子玉米基因組中的轉(zhuǎn)座子人類基因組中的轉(zhuǎn)座子第四十張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月酵母基因組中的轉(zhuǎn)座子酵母的Ty系列(transposon yeast, Ty)轉(zhuǎn)座子Ty1為5 900 bp，兩端含有兩個稱為的正向重復(fù)序列； 重復(fù)序列長約340 bp，具有較高的A、T含量；含有一個啟動子和一段被轉(zhuǎn)座酶識別的序列。的正向重復(fù)序列的正向重復(fù)序列第四十一張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于202

15、2年6月Ty插入酵母菌染色體后，受體上就會出現(xiàn)5 bp的正向重復(fù)序列，與細(xì)菌中轉(zhuǎn)座子作用相似。可能發(fā)生類似于細(xì)菌中復(fù)制重組過程形成的小環(huán)，丟失一個 ，而留在酵母中的 稱為 Solo 序列丟失Solo 的形成第四十二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月Ty因子的轉(zhuǎn)座是通過一種RNA中間物進(jìn)行的，類似于反轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)制和整合，所以Ty1因子也稱作反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子Ty1因子轉(zhuǎn)座時首先以 DNA為模板合成一個拷貝的RNA，再通過反轉(zhuǎn)錄合成一條新的Ty1因子，最后這條新的Ty1轉(zhuǎn)座子再插入到新的位點上。第四十三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月屬于復(fù)制型轉(zhuǎn)座釀酒酵母的兩種接合型的控制基因和a基

16、因都可以轉(zhuǎn)座特殊性：只能轉(zhuǎn)座到MAT座位上第四十四張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月果蠅基因組中的轉(zhuǎn)座子雜種劣育：在黑腹果蠅的一些品系間雜交子代出現(xiàn)某些異常現(xiàn)象：如卵巢發(fā)育不全、分離比異常、高突變率、染色體畸變等。P品系：作為父方造成雜種劣育M品系：作為母方造成雜種劣育第四十五張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月P因子P：M品系P品系后代不育P品系的細(xì)胞中有導(dǎo)致雜種劣育的遺傳因子稱為P因子第四十六張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月全長2 907bp，兩端有31 bp 的IR區(qū)；P 因子有 4個編碼區(qū)（ 0、1、2、3 ）、3個內(nèi)含子（ 1、2、3） 體細(xì)胞中，內(nèi)含子1、2

17、被切除，外顯子0、1、2被翻譯成轉(zhuǎn)錄阻遏蛋白轉(zhuǎn)錄活性的抑制因子生殖細(xì)胞中，全部4個外顯子被翻譯成轉(zhuǎn)座酶，導(dǎo)致P因子轉(zhuǎn)座，配子敗育第四十七張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月M品系果蠅缺失阻遏蛋白M品系缺失阻遏蛋白第四十八張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月果蠅的 P因子與雜種劣育第四十九張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月P因子插入后在靶DNA序列形成8bp正向重復(fù)序列；切離：P因子可以從原來的位置上消失，這一過程稱為切離(excision)；P因子的準(zhǔn)確切離對遺傳具有重要的意義；P因子的位置和數(shù)目：不同果蠅品系的基因組中P因子的位置、數(shù)目均不相同(30-50 copy)；引

18、起插入突變：P因子的插入而發(fā)生突變的基因有白眼(w)、焦剛毛(sn)、黃體(y)等。果蠅的轉(zhuǎn)座子（P因子）第五十張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月Ac：activator激活因子長4563 bp，轉(zhuǎn)錄生成長 3500 nt單一的RNA，含一個長 807個密碼子的開放閱讀框。兩端具有長 11 bp 的反向重復(fù)序列，在 Ac因子的插入位點上，兩段反向重復(fù)序列之外各接有一段 8 bp的染色體 DNA 正向重復(fù)序列； 含有 4個內(nèi)含子和 5個外顯子 ， 可能編碼與轉(zhuǎn)座有關(guān)的轉(zhuǎn)座酶；具有活性的轉(zhuǎn)座酶基因，可自主移動，為自主元件。玉米基因組中的轉(zhuǎn)座子（Ac-Ds家族）第五十一張，PPT共七十四頁，

19、創(chuàng)作于2022年6月Ds：dissociate解離因子Ds: dissociate解離因子，在9號染色體上，是轉(zhuǎn)座酶基因有缺失的Ac元件，需有Ac的存在才起作用，為非自主元件；Ds具有11 bp的反向重復(fù)序列和8 bp的染色體 DNA正向重復(fù)序列。第五十二張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月全長4563 bp，4個內(nèi)含子，5個外顯子11bp反向重復(fù)序列不能自動轉(zhuǎn)座11bp反向重復(fù)序列第五十三張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月人類基因組中的轉(zhuǎn)座子長散在重復(fù)序列(LINE)短散在重復(fù)序列(SINE)反轉(zhuǎn)錄病毒類轉(zhuǎn)座子DNA轉(zhuǎn)座子第五十四張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 富含

20、A 終止兩個開放閱讀框第五十五張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第4節(jié) 轉(zhuǎn)座作用的分子機(jī)制 復(fù)制型轉(zhuǎn)座機(jī)制 轉(zhuǎn)座子是以它的一個復(fù)制品轉(zhuǎn)移到另一位置的，而在原來位置上仍然保留著原有的轉(zhuǎn)座子； 轉(zhuǎn)座過程是發(fā)生在特定的位點遺傳重組過程 ； 伴隨著DNA的合成，所以是復(fù)制式的位點專一性重組。第五十六張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.切開在轉(zhuǎn)座酶的作用下，在受體質(zhì)粒上的靶序列和識別位點處切開2.連接供體和受體結(jié)合成為共聯(lián)體 3.復(fù)制由 DNA 多聚酶進(jìn)行修補(bǔ)復(fù)制補(bǔ)上缺口，由連接酶連接 。在 IS 兩端形成了兩個正向重復(fù)序列（ DR ）4.重組 一個是原來含有轉(zhuǎn)座子的序列，另一個是通過轉(zhuǎn)座插入了轉(zhuǎn)座子的序列第五十七張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 非復(fù)制型轉(zhuǎn)座機(jī)制第五十八張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十九張，PPT共七十四頁，創(chuàng)作于2022年6月