转座因子的遗传分析

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1、第九章转座因子的遗传分析转座因子的发现与分类原核生物中的转座因子真核生物中的转座因子转座作用的分子机制与遗传学效应主要内容第一节  转座因子的发现与分类转座因子的发现DNA转座反转录转座子一、转座因子的发现1914年，Emerson在研究玉米果皮色素遗传中发现：花斑果皮产生宽窄不同红白相间的花斑。花斑条纹的突变产生在于突变基因的不稳定性，但不知其因。1938年，Rhoades在研究玉米糊粉层色素遗传时，首次报道一个基因的遗传不稳定性受到一个独立基因的控制。但也未揭示其遗传机制。40年代初，McClintock在研究玉米花斑糊粉层和植株色素产生的遗传基础时，发现色素变化与一系列染色体重组

2、有关。并且染色体的断裂或解离有一个特定位点(Ds)。但Ds并不能自行断裂受一个激活因子Ac所控制。Ac表现很特殊，可以离开原座位运动到同一个或不同染色体的另一座位，McClintock把Ac和Ds称为控制因子或转座因子。“控制因子”假说1961年Jacob和Momod发表乳糖操纵子模型和控制基因理论，McClintock的“控制因子”假说开始重新引起人们的注意。60年代未期Shapiro在细菌中也发现了可转座的遗传因子后，转座因子被人们所接受。McClintock（1902-1992）于1983年获得诺贝尔医学生理学奖。二、DNA转座复制型转座非复制型转座保守型转座1、复制型转座转座子

3、被复制，转座的DNA序列实际上是原转座子的一个拷贝。转座子中移动的部分被拷贝，一个拷贝仍然保留在原来的位置上，而另一个则插入到一个新的部位，这样转座过程伴随着转座子拷贝数的增加。转座酶、解离酶如：TnA转座子家族（Tn3和Tn1000等）2、非复制型转座转座因子作为一个物理性实体，直接由一个部位转移到另一个部位。如：Tn10与Tn53、保守型转座保守型转座是另一种非复制型的转座过程。该过程中转座元件从供体部位被切除并通过一系列的过程插入到靶部位，在该过程中每个核苷键皆被保留。该转座过程与λ的整合机制类似，并且转座酶与λ整合酶家族有关。三、反转录转座子由RNA介导，通过反转录酶将转座子R

4、NA拷贝为cDNA后再整合到宿主基因组中形成转座，称为反/逆转座子或反转录转座子。包括反转录转座子和反转录病毒。只在真核生物基因组中发现。RNAcDNARNA整合宿主靶DNA反转录病毒插入序列转座子转座噬菌体第二节原核生物中的转座因子1、插入序列（insertedsequence，IS)20世纪60年代末Starlinger在大肠杆菌中发现半乳糖基因的突变体，称为gal-。实验证明这种突变体是由于DNA片段插入而产生的，这一插入序列是最先发现的最小的一种转座因子，称为IS1。IS的特性插入序列在大肠杆菌中的拷贝数长度（bp）末端反向重复（bp）靶DNA中产生重复片段大小IS15-8份在

5、染色体768239IS25份在染色体，1份在质粒1327415IS35份在染色体，1份在质粒1400383或4IS41-2份在染色体14001811IS特点(1)长度在768-5700bp；(2)本身没有表型效应，只携带转座酶基因；(3)两端几个到几十个bp的核苷酸顺序完全相同或相近。但方向相反，称为反向重复序列（IR）。(4)插入后引起靶DNA序列多数为5～11bp的正向重复。(5)一般情况下转座频率为10-4～10-3/世代，恢复频率为10-7～10-6/世代。CCCAGACGGGTCTGCCCAGACGGGTCTG正向重复GTCTGGGCAGACCC反向重复IS结构模式图含有IS

6、的质粒经变性后形成颈环（或哑铃状）结构变性后单链复性IRIRISIRIR当一个IS插入靶DNA后，其两端会出现一小段正向重复序列（约5-11个核苷酸对。2、转座子（transposon，Tn）一类较大的转座因子:2000～25000bp.含有与转座有关的基因外，还带有抗药基因以及其它基因，从而赋于宿主细菌一定的表型。分为简单转座子和复合转座子。Tn的特征转座子抗性标记长度/bp反向重复序列长度/bp末端重复序列的方向靶DNA产生的重复长度/bpTn3氨苄青霉素497538反向5Tn5卡那霉素54009反向9Tn9氯霉素263823正向9Tn10四环素930023反向9Tn3转座子(a)

7、不含IS，为简单转座子。(b)含有3个基因：编码β-内酰胺酶的氨苄青霉素抗性基因（ampR），转座酶基因（tnpA）和编一种阻遏物的调节基因（tnpR）。(c)两端为IR。Tn3（简单转座子）的结构模式图调节基因使宿主菌获得一定特性ampRtnpAtnpRIRIR转座酶基因氨苄青霉素抗性基因Tn10转座子Tn10的两侧IR为IS，为复合转座子。带有四环素抗性基因Tn10的结构模式图含转座酶基因不含转座酶基因IR3、转座噬菌体（mutatorph