第八章遺傳重組1精選2021版課件概述第一節同源重組第二節位點專一性重組第三節細菌中的轉座成分第四節真核生物中的轉座成分2精選2021版課件概述：?

只要有DNA，就會發生重組減數分裂高等生物體細胞核基因、葉綠體和線粒體噬菌體轉座?生存→變異→突變，重組損傷修復、適應環境、加速進化3精選2021版課件?

重組可分為四類（DNA序列、蛋白質因子）?狹義遺傳重組：涉及到DNA分子內斷裂-復合的基因交流?遺傳重組與重組DNA技術異常?廣義遺傳重組：任何造成基因型變化的基因交流過程4精選2021版課件第一節同源重組5精選2021版課件1、

同源重組（homologousrecombination）:發生在同源DNA序列之間。一、特征2、

特征：?涉及同源序列間的聯會配對，且交換的片段較大?涉及DNA分子在特定的交換位點發生斷裂和錯接的生化過程?需要重組酶?單鏈DNA分子或單鏈DNA末端是交換發生的重要信號6精選2021版課件雙倍體染色體交換7精選2021版課件二、同源重組的機制1、

斷裂復合及Holliday中間體的形成?

Holliday結構同源重組中有4股DNA鏈，在連接處為了轉換配對，形成連接鏈的交叉。?Holliday結構形成的分子機制（斷裂復合起始機制）雙鏈侵入模型、單鏈侵入模型、雙鏈斷裂修復模型?同源重組都涉及到DNA分子內的－－斷裂—復合8精選2021版課件3‘5‘5‘3‘Meselson-Radding模型單鏈入侵模型置換侵入Loop切除同化異構化分支遷移5’切割9精選2021版課件5‘5‘（1）（2）其中－－所有模型和假說都包括切斷、鏈置換、連接等過程雙鏈侵入模型

10精選2021版課件雙鏈斷裂修復模型11精選2021版課件2、分枝遷移和Holliday結構的拆分?分枝遷移（branchmigaration）－－雙螺旋形成的交叉連接以拉鏈式效應擴散12精選2021版課件Holliday的異構化產生重組體的拆分Holliday結構一經生成即可不斷地處于異構化－－異源雙鏈heteroduplexDNA重組結果取決于拆分時配對鏈上的切口位置13精選2021版課件（1）（2）（1）（2）?Holliday結構的拆分產生含異源雙鏈的親本DNA分子產生重組體14精選2021版課件三、原核同源重組（E.coli）?發生在雙方DNA的同源區域

部分復制的染色體DNA之間或染色體DNA與外源DNA之間

1、RecBCD（外切核酸酶Ⅴ）和Chi位點?具有解旋酶（再旋）活性、ATPase活性、核酸外切酶活性、

序列特異性的單鏈內切酶活性?單鏈內切酶活性和解旋酶活性使DNA產生具有游離末端的單鏈－－－RecA的作用位點?RecBCD有固定切割位點15精選2021版課件3‘?RecBCD的識別和切割位點a、RecBCD結合在DNA的平頭末端b、外切、解鏈、移動（ATP）c、兔耳狀loop結構產生（再旋酶活性低于解旋酶活性）d、RecBCD在loop單鏈區的

chi位點處切斷單鏈（單鏈內切酶）?

chi位點：GCTGGTGG目前發現的重組熱點

16精選2021版課件RecA入侵單鏈被置換連RecA引發鏈侵入模型17精選2021版課件RecA引起的鏈交換和Holliday結構的生成

18精選2021版課件?RecBCD和

RecA的共同作用19精選2021版課件

3、原核同源重組的其它蛋白

需要E.coli中三個基因ruvA,ruvB和ruvC的產物a、RuvA識別Holliday結構的連接點b、RuvB為分枝遷移提供動力（ATPase10～20bp/s）c、RuvC核酸內切酶---專一性識別Holliday結構的連接點體外切段連接點以拆分重組體20精選2021版課件第二節位點專一性重組21精選2021版課件一、位點專一性重組（site-specificrecombination）1、概念：發生在專一序列而順序極少相同的DNA分子間的重組如：噬菌體基因整合到細菌染色體基因中2、特征：?在特定的結合序列部位，有專一的酶催化斷裂重接----產生精確的DNA重排?都具有整合作用的兩個基本特征a、典型的保守性重組b、發生在噬菌體和細菌DNA短同源序列的專一性核苷酸上22精選2021版課件二、λ的整合與切除1、實現機制：均是通過---細菌DNA和λDNA上特定位點之間的重組2、特定位點-----附著位點（attachmentsiteatt）?E.coliattB含BOB’三序列23bp?λphage

attP含POP’三序列240bp?核心序列“O”完全一致

（同源部分）---位點特異性重組發生的地方23精選2021版課件3、整合過程?整合后的附著位點為attL（BOP’）attR（POB’）?整合位點---attB、attP切除位點---attL、attR?整合過程需要λ整合酶

和寄主的整合宿主因子IHF共同作用24精選2021版課件溶源性細菌(lysogen)溶菌周期（lysis）原噬菌體25精選2021版課件4、整合分子機制?核心序列O全長15bp，富含A-T?發生在O內的重組交換位點相距7bp?整合酶的結合位點：attP240bp、attB23bp?attP位點的負超螺旋為重組所必須---加強了Int和IHF的親和力

?Int結合----核心序列的反向位點（切割位置）----結合在att臂上（臂與核心區靠近）26精選2021版課件intIHF27精選2021版課件?整合體及其作用整合體（intasome）---Int和IHF結合到attP時的復合物?整合體捕獲attB說明-----

a、attB和attP的最初識別靠Int識別兩序列的能力b、兩序列的同源性在鏈交換時為重要因素28精選2021版課件第三節細菌中的轉座成分29精選2021版課件一、轉座成分概述1、轉座子(元)或轉座元件:基因組不必借助于同源序列就可以移動的DNA片段，它們可以直接從基因組的一個位點移到另一個位點。轉座：轉座元的轉移過程。2、發現和發展?1914A.Emerson1936Marcus.M.Rhoabes玉米果皮、糊粉層花斑突變玉米籽粒糊粉層色素不穩定遺傳機理跳躍基因（jumpinggene）?1947冷泉港實驗室（美）BarbaraMcClintock30精選2021版課件a)不依賴供體序列與靶位點間序列的同源性b)轉座不是簡單的轉移，涉及轉座子的復制d)某些轉座因子（Tn3）對同類轉座因子的插入具有排他性

（免疫性）e)靶序列在轉座因子兩側會形成正向重復f)轉座因子的切除與轉座將產生復雜的遺傳學效應3、轉座重組的特點c)轉座插入的靶位點并非完全隨機（插入專一型）31精選2021版課件二、轉座子種類?兩種類型：簡單轉座子（simpletransposon）復合轉座子（compositetransposon）?共同特征：a）兩端有20～40bp的相似編碼區b）有編碼轉座酶基因1、插入序列（插入序列insertionsequenceIS）?最簡單，是細菌染色體、質粒和某些噬菌體的正常組分?命名：IS＋編號（鑒定類型）長度700～2000bp32精選2021版課件?特點：a）兩端為轉座酶的識別位點b）插入靶位點后會出現靶位點的正向重復（3～9bp）33精選2021版課件?IS可以正反方向插入到DNA（宿主、質粒或某些噬菌體），常對插入位點后面的基因表達有所影響。34精選2021版課件a)Tn/TnAfamily

l具有IR、轉座酶基因、調節基因（解離酶）l

Tn1(AmpR)Tn2(AmpR)Tn3(AmpR)Tn4(AmpRStrR)Tn5(KanR)Tn6(kanR)Tn7(StrRTmpR)Tn9(CamR)Tn10(TetR)

2.5kb20kb

Tn3IRTnpAResTnpRAmpRIR38bp38bp轉座酶

regulatorβ-內酰胺酶

2、復合轉座子?兩種類型35精選2021版課件b）兩端重復序列為IS的復合轉座子

e.g.

IS插入到功能基因兩端，可能形成復合轉座因子ISISISISLISR臂中心區臂transposition36精選2021版課件?當兩個IS組件相同時，其中任一個都可行使轉座功能?不同時，主要依靠一個37精選2021版課件3轉座噬菌體Muphage

（巨型轉座子）

C

repressorforA,BB33kd與轉座有關A70kd轉座酶U,S毒性蛋白attL,attR與寄主同源，反向重復，轉座必需attLCABSUattR150bp1.5kb

G倒位區38kbPgin?以E.coli為寄主的溫和型噬菌體（溶源、裂解）38精選2021版課件?Mu的插入途徑a）侵入的Mu在溶源化過程中任意插入寄主DNA（兩側各5bp的靶位點序列重復）b）進入裂解生長后，復制產生后代MuDNA幾乎全部插入寄主DNA中，并可繼續轉座（形成寄主DNA和Mu的共合體），噬菌體成熟——切段共合體——包裝39精選2021版課件三、轉座子的轉作機制及模式?三種類型：