分子生物第七章DNA的重组与转座.ppt

第七章 DNA的重组与转座 7.1 同源重组 7.2 位点特异性重组 7.3 转座作用 7.4 逆转录转座子 广义上，任何造成基因型变化的基因交流过程都叫遗传重组（genetic recombination）. 狭义上，指涉及到DNA分子内断裂-复合的基因交流，有时又称交换（crossing over）. 通过不同个体间的基因交换，可以保证遗传的多样性，从而为选择奠定物质基础。 遗传重组包括同源重组，位点专一性重组，转座重组和异常重组。 7.1?同源重组(homologous recombination) 一、定义：同源重组也称交换，指减数分裂过程中染色体间遗传物质的交换，即在两个双螺旋DNA分子中任何一对同源序列作底物进行交换。 同源重组发生在DNA 的同源序列之间。在生物细胞中很普遍，如真核生物非姊妹染色体之间的交换，姊妹染色体的交换，细菌及其某些低等真核生物的转化、转导、接合等都属于同源重组。 同源重组的机制 （一）、断裂复合： 减数分裂中，染色体减数分裂和配对时，在染色单体水平上发生物理断裂，断裂可通过交叉重接而解除张力，从而产生两个相互重组的染色单体。 3、单链侵入（single-strand invasion）由链置换产生的单链区段侵入到参与联会的另一条DNA分子因局部解链而产生的单链泡中。 4、Loop切除：侵入的单链DNA与参与联会的另一条DNA分子中的互补链形成碱基配对，同时把与侵入单链的同源链置换出来，由此产生D-Loop，其单链区随后被切除降解。 5、链同化（strand assimilation ）Loop切除中产生的3`-OH断头和侵入的单链的5`-P由DNA Ligase联接，同时侵入的单链沿5`-3`方向继续置换，Loop切除中产生的5`-P断头。 6、异构化：链同化过程中，DNA经过一定的扭曲旋转形成的异构体。 7、分支迁移（branch migration）：两条DNA分子之间形成的交叉点可以沿DNA移动，这一过程称为分支迁移。 细菌DNA的重组 1、细菌重组酶： 1）RecA蛋白：为E。coli RecA基因的产物，RecA蛋白是催化重组基本反应的酶，能通过碱基配对使两个DNA连接成杂交分子。 2）Rec BCD酶：亦称核酸外切酶V，它通过Chi序列识别靶位点。该酶具有多种活性，可以在单链结合蛋白的存在下松开DNA双链，同时还具有ATP酶活性，它在重组中的作用是提供具有3`-末端的单链区域。 3）ruvABC：其中ruvA和B基因产物可促进异源双链结构的形成。 1、单链摄入和链交换 RecA蛋白作用于DNA分子，用单链去置换双链分子的同源区段，这个反应称单链摄入。RecA蛋白的这种作用是通过与游离的单链3`-端结合，并引导单链DNA侵入双链DNA中，这种作用还需要RecBCD的协助。 E.coli中有一种Chi[Kai]结构： 5`-GCTGGTGG-3` 3`-CGACCACC-5` RecBCD沿双链滑行至Chi结构附近时，将其附近的兔耳结构的一端切开形成具有3`-端的单链区，RecA再与此单链DNA的3`-端结合并引入另一双链结构中导致重组，RecBCD则沿双链继续寻找下一个Chi结构。 兔耳结构：RecBCD结合DNA，使解链速度大于恢复双螺旋的速度，所以形成二个单链环，称兔耳结构。 7.2 位点专一性重组 特指噬菌体DNA整合到细菌染色体DNA的过程。最早在λphage的遗传学研究中发现的，λDNA通过重组整合到大肠杆菌染色体的专一性位点上，转变为原噬菌体DNA的非活性状态（溶源状态）。在溶菌状态时，λDNA以环状分子独立存在，两种状态的转换都与位点专一性重组有关。位点专一性重组不是由DNA序列的同源性所引起，仅涉及短的同源序列。 整合和切除过程是在细菌DNA和噬菌体DNA专一的附着位点（attachment site , att） 上进行的， 细菌的附着位点称attB，由序列BOB`组成，噬菌体的附着位点称attP，由序列POP`组成，其中O序列为attB和attP所共有，称为核心序列。重组就发生在这段序列上。 在重组过程中λDNA以线性形式插入细菌染色体，此时原噬菌体被重组产生的两个新的att（attL，attR）位点所固定，整合过程在attB和attP之间识别，而切除过程在attL和attP之间识别。 Figure . Does recombination between attP and attB proceed by sequential exchange or concerted cutting? Figu