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1、第十六章 遗传重组,重点和难点遗传重组的类型同源重组的分子机制细菌的同源重组转座遗传因子及其遗传效应,第一节 遗传重组的类型,普遍性或同源重组(homologous recombination)指DNA配对和重组的蛋白质因子无碱基序列的特异性重组就可以在此序列的任何一点发生如真核生物的在减数分裂、细菌转化、转导、接合以及某些病毒的重组等,2.位点专一性重组(site-specific recombination),这类重组依赖于小范围的同源序列的联会重组事件只涉及特定位置的短同源区或是特定的碱基序列之间噬菌体DNA通过其att P位点和E coli DNA的att B位点之间的专一性重组而实现
2、整合过程,3.异常重组(illegitimate recombination),完全不依赖于序列间的同源性而使一段DNA序列插入另一段中重组分子形成依赖于DNA复制而完成重组过程转座子在基因中的转座既不依赖于转座子DNA序列与插入区段DNA序列区段的同源性，又不需要RecA蛋白的参与，只依赖转座区域DNA复制和转座有关的酶而完成重组,第二节 同源重组的分子机制,一、异源双链的断裂与重接In 1961,M.Meselson&J.Weigle provided evidence in lamda phage.,13C14N,12C14N,Mitchell发现吡哆醇合成有关的突变基因pdxp：需添加
3、吡哆醇才能生长，对pH值敏感，改变酸度后，可以不添加吡哆醇pdx：属吡哆醇依赖型突变，但对酸度不敏感。pdxp和pdx位于同一染色体上,二、基因转变及其分子机制,1、异常分离与基因转变,为什么未能检测到(pdx pdxp)，原因何在？(突变是不可能的(出现频率高)双突变能够检出),+pdxppdx+杂交，其中4个子囊的结果,这种由一个基因转变为它的等位基因异常现象，称为基因转变(gene conversion),2、基因转变的类型,减数分裂的4个产物中，有一个产物发生基因转变，表现6：2(或2：6)子囊，称染色单体转变,5：3(或3：5)或3：1：1：3的子囊，则表明减数分裂的4个产物中，有一
4、个或两个产物一半出现基因转变，称半染色单体转变,因为5：3和3：1：1：3的分离中，基因转变只影响半个染色单体，分离发生在减数分裂后的有丝分裂中，所以叫做减数后分离(post-meiotic segregation),半染色单体转变或减数后分裂,基因转变的两个特点：,显示5：3和6：2分离的子囊中，大约有30也在g座位的这边或那边发生重组有基因转变的子囊中，基因转变和遗传重组都发生在同样两个单体的子囊比例竟高达90，基因转变跟遗传重组是有关的,三、同源重组的分子模型,Holliday模型异源或杂种DNA模型(heteroduplex or hybrid DNA model),同源的非姊妹染色单
5、体联会对同源非姊妹染色单体DNA中，两个方向相同的单链，在内切酶作用下，在相同位置同时形成缺口形成交联桥结构(cross-bridged structure)交联桥的位置可以靠拉链式活动沿着配对DNA分子移动,绕交联旋转180o形成Holliday结构异构体通过两种方式之一切断DNA单链，恢复两个线性DNA分子,由此可见，不管Holliday结构断裂是否导致旁侧遗传标记的重组，它们都含有一个异源双链DNA区(由G-C、A-T配对变为G-A、C-T配对),非重组体(AB/ab),重组体(Ab/aB),对不相称的碱基对G-C修复,不相称的碱基对G-A的修复，由于切去的区段的不同，或者在染色单体中形
6、成一个野生型基因(+)，或者在染色单体中形成一个突变型基因(g),两个杂种分子都校正到杂种分子校正两个杂种分子都未校正一个杂种分子校正到,四、Meselson-Radding模型,根据Holliday模型，三型子囊和四型子囊应该是相等,排列方式：三型属连续排列：+ggg；四型属不连续排列：+g+gg,各种子囊菌中的三型和四型子囊数,结果可知：三型子囊数目显著多于四型。原因何在？,Meslson-Radding模型(1975)：,切断(nicking)链置换(strand dispacement)单链侵入(single invasion)链切除(chain removal)链同化(strand
7、assimilation)（分开形成三型结构）异构化(isomerization)分支迁移(branch migration)（通过异构化，产生Holiday结构形成四型结构）,第三节 细菌的同源重组,细菌重组的特点细菌的接合、转化以及转导重组都是同源重组，而且这种重组是发生在一个完整的环状双螺旋DNA分子与一个双链或单链DNA片段之间大肠杆菌的重组必须有recA、recB和recC 3种基因作用，它们编码RecA和RecBC蛋白质,二、细菌转化的重组机制,形成异源双链区：如果供体DNA切除，则无重组发生；如果受体DNA切除，产生重组体,转化频率的高低与校正切除DNA是受体还是供体关系密切,第
8、四节 位点专一性重组,DNA上attP(P、O、P)240bp,E coli上attB或att(B、O、B)25bp，处于gal和bio之间,attL(B、O、P),attR(B、O、P),BOB(细菌)+POP(),BOP-POB(原噬菌体),Int+Xis,IHF,O为核心序列，15bp，富含AT，无回纹对称,第四节 转座遗传因子,细胞中能改变自身位置的一段DNA顺序，叫做转座遗传因子(transposable genetic element)，或简称转座因子,Ds-Ac系统,McClintock在玉米中发现的转座因子除了具有转座的特性以外，还具有调节其他基因的作用，所以称之为控制因子(C
9、ontrolling elements),控制因子,解离因子(Ds，dissociation),激活因子(Ac，activator),它的存在可使染色体在近旁断裂的机会大大增加，并因此改变邻近基因的表型效应,Ac的存在可以解除Ds对C的抑制作用，从而使色素基因C得以表达,原核生物中的转座因子,中间是由两个颠倒的重复序列(IR，inverted repeat)形成，也是一对插入序列(IS，inserted sequence),转座机理,转座以后原来位置上的转座子保持不变；,新位置上的转座子的两侧出现正向的重复序列；,转座过程中出现共联体,一个合理的转座机制的模型需要说明下列现象：,Shapio(
10、1973)提出了一个Tn3的转座模型：,1、切开：Tn3转座酶具两种功能即：识别受体质粒上的靶序列并在其两侧造成切口；识别自身两边的反向重复序列，并在3端切开,2、连接：供体和受体结合成为共联体，即两个或两个以上的复制子通过共价键连接起来的一个复制子,3、复制：由DNA聚合酶修补缺口，并由连接酶连接,4、重组：在特定位点进行重组，结果共联体分离形成两部分，一个是原来含有转座子的序列，另一个是通过转座插入了转座子的序列,转座子的遗传效应,引起插入突变；插入位置出现新基因；原来位置上保持有原有的转座子；改变染色体的结构，如倒位、缺失等；调节基因活动的开关；增加同源序列的整合；增加新的变异，有利于进化,总 结,名词解释：基因转变（染色单体转变和半染色单体转变）遗传重组的类型转座子的遗传效应,
