遗传学第11章 转座因子的遗传分析.ppt

第十一章 转座因子的遗传分析转转座遗传遗传 因子又叫可移动动因子，是指一段特定DNA 序列由McClintock在玉米上首先发现发现 遗传遗传 学发发展史上的重要里程碑之一 转转座遗传遗传 因子可在染色体组组内移动动，从一个位点切除， 插入到一个新的位点 引起基因的突变变或染色体重组组第一节 转座因子的发现与分类 Emerson于1914年发现玉米果皮花斑产生在于突变基因的不稳定性1938年Rhoades研究玉米糊粉层时也发现了基因的不稳定性：转座因子引起花斑最初认为是双突变导致一 转座因子的发现40年代初，McClintock研究玉米花斑糊粉层层和植株 色素产生的遗传基础发现色素变化与染色体重组有关 染色体的断裂或解离（dissociation）有一个特定位点(Ds)Ds不能自行断裂，受一个激活因子（activator） Ac所控制 Ac可以像普通基因一样进样进 行传递传递 ，但有时时表现现很特殊， 可以离开原座位转移到同一个或不同染色体的另一座位 Ds也能移动动，不过过只有在Ac存在时时才能发发生 McClintock把Ac和Ds称为为控制因子或转转座因子 “控制因子”假说Ds转座导致籽粒斑点表型插入成分IS序列是在细菌中首次发现的跳跃基因，并在分子水平上得到证实美国遗传学家巴巴拉麦克林托克（BMcClintock） 30年代初做出的发现、40年代提出的理论，到60年代末终于被重新提起，80年代初为科学界普遍接受。

1983年, 麦克林托克由于发现了可移动的遗传物质，被授予诺贝尔医学奖3种不同类型的转座：（1）复制型转座（replicative transposition） 作为自身移动的一个部分，转座子被复制，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二 DNA转座（2） 非复制型转座 转座元件作为一个物理实体直接由一个部位转移到另一个部位3）保守型转座v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v该转座过程与的整合机制类似，并且转座酶与整合酶家族有关三 反转录转座子v转座元件或转座子是基因组中可移动的独立的DNA序列，一个转座子可由基因组的一个位置移到另一个位置从DNA到DNA的转移过程称为转座从DNA到RNA再到DNA的过程称为反转座v反转座是经RNA介导的转座过程v必须经过RNA中间体的转座过程是真核生物所特有；v一些真核细胞的转座子和反转录病毒的原病毒的一般组成结构相关，并且通过RNA中间体进行转座，这一类结构单位称为反转座子（retroposons）。

v反转座子共有的可鉴定的特性为：插入位点会产生短的靶序列的正向重复v反转录病毒首先被观察到的是以传染性病毒颗粒的形式存在，并能在细胞间传播；而反转座子是被当作基因组中的一部分而被发现的，它们可以在基因组内进行转座，但不能在细胞间迁移根据分子结结构与遗传遗传 特性可以分为为三类类 具有转转座能力的简单遗传简单遗传 因子，长长度一般小于2kb， 最少的插入序列如 IS1 仅768bpIS因子本身没有任何表型效应应，只含与转转座有关的基因与序列共同特征是在其末端都具有一段反向重复序列（IR）第二节 原核生物中的转座因子 一插入因子（insertion sequence，IS） IS结构模式茎环结构的形成二 转座子（transposons） 由几个基因组组成特定的DNA片段常带带抗菌素抗性 基因，易于鉴鉴定 转转座子可以分为为以下两种系统统： . 复合转转座子：IS因子抗菌素抗性片段 IS因子 简单转座子：不含IS因子的Tn转转座子复合转转座子与简单转简单转 座子结结构 三 Mu噬菌体（Mu）： 是E. coli的温和噬菌体，溶源化后能起转转座子作用 Mu噬菌体也含有与转转座有关的基因和反向重复序列。

Mu能够够整合进进寄主染色体，催化一系列染色体的重新 排列Mu位点特异性的倒置细细菌转转座子的转转座机制研究最为为清楚 转转座过过程是一个非同源重组过组过 程，通过这过这 一重组组 过过程，转转座子出现现在一个新的位置上，可是原来位置 上的转转座子并不消失 转转座过过程分子机制还还有待进进一步研究 第三节 真核生物的转座因子一 酵母菌基因组中的转座子 酵母Ty1转转座子结结构Solo 的形成酵母Ty1的转座二 果蝇基因组 中的转座子 果蝇蝇的P因子与杂杂种劣势势果蝇蝇中的3种转转座子结结构玉米籽粒色斑的产产生、果蝇蝇复眼颜颜色的变变异、啤酒酵母 接合的转换等现象都与转座因子在染色体上的转座有关玉米除Ac-Ds系统统外，Spm控制因子也有自主控制因子非自主控制因子Ac因子由4563个核苷酸组组成 一个由11个核苷酸组组成 的未端反向重复区两个与转座有关的酶基因（一个大基因和一个小基因） 三 玉米基因组中的转座子 Ds因子的大小差别别很大Ds9很象Ac，只是缺失了一些 核苷酸而一个最小的Ds因子只有Ac长度的1/10，仅仅包括 了Ac因子的未端反向重复区来自不同植物种的元件往往有其共同的未端序列同一家簇各成员员的未端倒位重复存在某种程度的序列同源，其长长度（613bp）和结结构保守。

例如Ac和Ds的未端倒位重复几乎一样样但有一个 不同之处处：Ac两端最外边边的核苷酸是彼此不互补补的T-G、 Ds是互补补的T-A 转转座子未端序列是转转座酶识别识别 位点（保守性很强） 四 人类基因组中的转座子 人类类基因组组中的几种主要转转座子第五节 转座因子的遗传学效应及应用一 引起染色体结构变异 由转座子引起的染色体DNA缺失或倒位二 诱发基因突变与启动外显子混编双转座启动不同基因间的外显子混编三 调节基因表达转座子调节宿主基因表达四 产生新的变异转座因子有时也会失活，失活主要与DNA甲基化有关转座因子携带新基因，如抗生素抗性基因；使宿主基因发生重新组合或表达表观遗传学：研究在DNA序列不出现变化的情况下基因表达 出现可遗传变化的科学研究对象包括：DNA甲基化、基因组印记、RNA编辑、 RNA干涉以及转座子调节等五 转座子标记目的基因转转座因子可作为为基因的标记标记 克隆目的基因现现已利用 转座因子克隆出一些重要基因方法： 从带转带转 座因子生物筛选筛选 出发发育、生理与行为为等有突变变品系如果这些突变是由转座子DNA克隆所产生，则必定 有与该突变体有关的基因存在（用转座子给未知目的基因 加上标记）以此突变基因的有关顺序作探针 从野生品系的基因文库中获得野生型目的基因。

结结合原来突变变品系表型，可探知此基因功能，从分子 水平上对基因进行研究与利用果蝇的P因子作为载体：果蝇中的P因子介导基因转移六 作为基因工程的载体Ac可以自行转转座， Ds也能移动动，不过过只有在Ac存在时时才能发发生 ACDS玉米Ac-Ds作为载体：本章作业vP278：2, 8, 9。