基因重组与转座

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1、基因重组宋成义博士/副教授主要内容基因重组同源重组位点特异性重组转座重组拷贝选择2021/7/202第一节基因重组概述第二节同源重组第三节位点特异性重组第四节转座重组2021/7/203一、定义：二、意义：第一节基因重组概述是指由于不同DNA链的断裂和连接而产生的DNA片段的交换、插入等的重新组合，形成新的DNA分子的过程。重组是遗传学的灵魂，没有重组就没有生物的进化；没有重组也就没有现代的分子克隆技术。基因变化、物种演变、进化的基础2021/7/204三、遗传重组的类型2021/7/205同源重组（Homologousrecombination

2、）涉及两条携带同样遗传位点的染色体间的DNA序列交换。位点特异性重组（Site-specificrecombination）发生在两个特异序列之间。转座重组（Transposition）指的是转座子移到基因组的新位点。拷贝选择（Copychoice）是一种RNA病毒使用的重组。2021/7/206第二节同源重组定义特性真核生物的同源重组原核生物的同源重组2021/7/2071.同源重组定义：同源重组（HomologusRecombination)是指发生在姐妹染色单体（sisterchromatin)之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间

3、或分子之内的重新组合。2021/7/2082.同源重组特性：同源性，无特异性的要求，重组就可以在此序列中的任何一点发生。同源区越长越有利，同源区太短，越难发生重组;只要同源序列足够长，那么即使相差仅1bp的不同的遗传标记，仍然可能发生重组2021/7/209大肠杆菌重组:至少要求有20—40bp是相同的大肠杆菌基因组与噬菌体或质粒重组:大于13bp枯草杆菌基因组与质粒重组:大于70bp哺乳动物重组:150bp以上2021/7/2010同源重组需要一系列的蛋白质催化，如原核生物细胞内的RecA、RecBCD、RecF、RecO、RecR等；真核生

4、物细胞内的Rad51、Mre11-Rad50等等。同源重组可以双向交换DNA分子，也可以单向转移DNA分子，后者又被称为基因转换（GeneConversion)。2021/7/2011原核生物的同源重组通常发生在DNA复制过程中，而真核生物的同源重组则常见于细胞周期的S期之后。重组热点:一些序列发生重组的频率高于其他序列真核生物的染色质状态影响重组，如异染色质及其附近区域很少发生重组。在真核生物中，双链DNA分子间基因重组是完成减数分裂所必需的2021/7/20123.真核生物的同源重组模型Hollidaymodel，相互侵入（交换）模型Robi

5、nHolliday于1964年提出了重组的杂和DNA模型，又称Holliday模型。解释了交互重组现象：对称的杂合双链Meselson-Raddingmodel（单链侵入模型）Holliday模型中为对称的杂合双链，而实际情况有不均等分离现象，1975年Meselson-Radding提出模型解释这种不对称重组现象：交互重组和基因转换Double-strandbreaksinitiaterecombination（双链断裂重组模型）2021/7/2013Hollidaymodel2021/7/20142021/7/2015Meselson-Rad

6、ding（单链侵入模型）Holliday模型中为对称的杂合双链，而实际情况有不均等分离现象，1975年Meselson-Radding提出模型解释这种不对称重组现象：2021/7/20161.在两个DNA分子中的一个单链发生断裂2.游离出一个单链末端侵人到另一个DNA分子中。2.被切割的DNA留下的缺口由DNA聚合酶进行修复。3.在另一个DNA分子中被替代的链降解，而两个末端被连接。4.开始，一个异源双链将只在两个DNA分子中的一个形成，支链迁移将在另一个DNA分子上产生另一个异源双链。像在Holliday模型一样，异构化使两侧的DNA分子重组。

7、通过这个模型，异源双链首先只在两个DNA分子中的一个形成。然后一旦Holliday连接体形成，支链迁移能在另一个DNA分子上产生异源双链。（单链侵入模型）2021/7/2017Double-strandbreaksinitiaterecombination(双链断裂重组模型)虽然Holliday模型以及随后的Meselson和Radding所作的修改可以解释生物中发生的大多数同源重组事件，但仍有一些例外的重组现象，最典型的例子为基因转换(geneconversion)。基因转换首先在酵母及真菌中被发现，现已证实在许多生物中存在。一种等位基因形式转

8、变为另一种等位基因形式，只发生在减数分裂时期。2021/7/2018异常分离与基因转变在一个杂合体中，如果一染色体把基因A交给它的同源染