分子生物学--DNA的重组与转座课件.ppt

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1、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（geneticrecombination）.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（crossingover）.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(homologousrecombination)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

2、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。（二）重组过程:由Holliday提出，后经Messelson，Radding修改，可以分为以下几个步骤.1、切断（nicking）：同源联会的两个DNA分子中任意一个

3、出现单链切口（由某些DNA内切酶产生）。2、链转换（stranddisplacement）：切口处形成5`端局部解链，由细胞内类似于大肠杆菌DNAPolI的酶系利用切口处的3`-OH合成新链，而把原有链转换出来，使原有链成为游离的5`-单链区段。3、单链侵入（single-strandinvasion）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。

4、5、链同化（strandassimilation）Loop切除中产生的3`-OH断头和侵入的单链的5`-P由DNALigase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（branchmigration）：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。图、分枝迁移Holliday结构的拆分重组体连接两个DNA双链的交换中间物含有4股DNA链，在其连接处为转换配对所形成交叉链的连接点称为Holliday结构。该结构

5、中由二对连锁在一起的DNA分子组成。Holiday中间体的形成只完成了重组的一半，由于连锁在一起的两条DNA分子必须经过拆分（resolution）回复到彼此分开的双螺旋状态。拆分的方式有两种，需要内切酶在交叉点处形成一对切口，然后由连接酶连接。细菌DNA的重组1、细菌重组酶：1）RecA蛋白：为E。coliRecA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）RecBCD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

6、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，R

7、ecA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。同源重组的作用1、维持种群的遗传多样性2、在真核生物中同源重组使同源染色体的染色单体间发生物理连接，这样使第一次减数分裂时同源染色体能平均分配至子代细胞中。3、有助于DNA损伤的修复，发生重组的位置常含有错配的碱基。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

8、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