10 第十章 转座.ppt

第1页：第十章 转座 概述

第十章 转座 概述

• 基因组是相对稳定的，基因组中的序列通常处于恒定的位置。因此，我们可以通过构建遗传图谱(genetic map)来鉴定已知基因的基因座。
• 在分子水平上，每个个体基因组之间的差异主要由重组引起，但转座元件（transposable element）或转座子（transposons）的存在也可以造成基因组的改变。

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第3页：转座子的概念及发现

转座子的概念及发现

• 转座子(transposon或transposable element)是基因组内相对独立的、可移动序列，它们不必借用噬菌体或质粒的形式就可以从基因组的一个部位直接转移到另一个部位，这个过程称为转座（transposition）。
• 转座子每次移动时携带着转座必需的基因一起在基因组内跃迁，所以转座子又称跳跃基因（jumping gene）。

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转座子

是基因组的正常组成成分，不以独立的形式存在（如噬菌体或质粒DNA）。转座的发生不依赖于转座子和靶位点之间任何的序列同源性，在基因组内由一个部位直接转移到另一个部位。

第5页：转座子有时插入到一个结构基因或基因调节序列内

转座子有时插入到一个结构基因或基因调节序列内

引起基因表达的改变。

第6页：转座元件首先

转座元件首先

是由Barbara McClintock于40年代在玉米的遗传学研究中发现的，她称之为控制元件（controlling element），因为它不仅能够在基因组内转移，而且还能够改变基因的活性并引起功能的改变。

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第8页：转座子的分类转座子分为两个基本类型

转座子的分类转座子分为两个基本类型

• 一种是以编码蛋白质的DNA序列的形式存在，其编码的蛋白能直接操作DNA，从而使转座子能够在基因组内繁殖其自身。
• 另一种与反转录病毒有关，并且它们可移动的特性来自于它们能由RNA转录物产生DNA拷贝，这种DNA拷贝然后被整合到基因组的新位点。

第9页：转座子的作用

转座子的作用

• 转座元件可直接或间接地促进基因组的重排。
• 转座子的间歇的活动性似乎为自然选择提供了一个不确定的靶部位。

第10页：转座子

转座子

是位于基因组内的一个独立的实体。转座子与基因组的这种关系相当于寄生虫与宿主的关系。转座子的扩增可能通过产生有害的结果而得到平衡。

第11页：插入序列

插入序列

• 最简单的转座子被称为插入序列IS（insertion sequences, IS）。IS元件是细菌染色体和质粒的正常组成部分。
• 最早被鉴定的转座元件是细菌操纵子中的自主插入序列。这种插入阻止了插入部位基因的转录和/或翻译。

第12页：IS元件

IS元件

是独立的结构单位，每个元件只编码为自身转座所需要的蛋白质。

第13页：在插入部位，IS DNA总

在插入部位，IS DNA总

是和很短的正向重复序列（direct repeats）相连。但在插入之前靶部位只有这两个重复序列中的一个。转座后在转座子的两侧各存在一个此序列的拷贝。

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第16页：IS元件

IS元件

具有一个典型的结构，它的末端为反向重复序列，而与其相连的宿主DNA的末端为短的正向重复序列。

第17页：反向重复序列标明了转座子的末端

反向重复序列标明了转座子的末端

所有类型转座子的转座皆需转座酶（transposase）对末端的识别。

第18页：除IS1之外

除IS1之外

所有的IS元件皆含有一个单一的长编码区，其起始于一端的反向重复序列之内，而刚好终止于另一端的反向重复序列之前或之内，它编码转座酶。

第19页：复合型转座子

复合型转座子

• 一些转座子除了具有与转座有关的功能外，还携带药物抗性（或其他）标志，这些转座子被命名为Tn。
• 复合型转座子（composite transposons）的中心区携带药物抗性标志，两侧为由IS元件组成的臂。

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第22页：因为臂

因为臂

由IS组成，每个IS具有通常的反向重复末端结构，因此复合型转座子具有同样的短的反向重复末端。

第23页：对于复合型转座子来说

对于复合型转座子来说

随着中央序列的增长，转座的频率降低。所以长度的依赖性是决定普通复合型转座子大小的一个因素。

第24页：转座发生的机制

转座发生的机制

• 转座子插入到一个新的部位的通常步骤是：在靶DNA上制造一个交错的切口，然后转座子与突出的单链末端相连接，并填充切口。
• 交错末端的产生和填充解释了在插入部位产生靶DNA正向重复的原因。链的切口之间的交错决定了正向重复的长度。

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第26页：三种不同类型的转座

三种不同类型的转座

（1）复制型转座（replicativetransposition）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。

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第28页：（2）非复制型转座

（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。

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第30页：（3）保守型转座

（3）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。

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第32页：除了引起在新部位序列插入

除了引起在新部位序列插入

的简单分子间转座之外，转座子还能促进其他类型的DNA重排。

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第35页：反转座子和反转录病毒

反转座子和反转录病毒

• 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。
• 反转座是经RNA介导的转座过程。

第36页：必须经过RNA中间体

必须经过RNA中间体

• 的转座过程是真核生物所特有的
• 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）。

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第38页：反转座子共有的可鉴定的特性

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。

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