1分子生物学第六章基因重组.pptx

Chapter 6 Genetic recombination 遗传重组 重组recombination: 是已存在的遗传物质产生新的组合的过程。 分子间或染色体间重组：离散的染色体混合时产生新的组合。如真核染色体减数分裂时的染色体独立分配。不依赖酶。 分子内或染色体内重组：通过DNA的剪切和连接产生新的染色体类型。依赖酶。 分子内重组 同源重组homological recombination：同源性依赖，非序列专一性依赖。在大肠杆菌由RecA蛋白指导。 位点特异性重组site specific recombination：序列专一性依赖，非同源性依赖。由位点特异性重组酶指导。 转座transposition：非同源性依赖。由转座酶、整合酶指导。酶识别转座因子两端特异序列，但受体位点相对非特异。 不正常重组或非常规重组illegitimate recombination：很少或不需要同源性。一般使用不正常底物进行细胞正常加工。与癌症相关。 人工重组artificial recombination: 体外进行DNA的剪切和连接引起的重组，即基因重组。 一、同源重组 功能：减数分裂时染色体分配、DNA修复、特定噬菌体的复制、酵母的交配型转换、真核基因组的遗传作图、基因导入 模型： 拷贝-选择：在DNA复制中，新生链延伸时转换为新的模板。如DNA修复。 断裂-重新连接：重组没有在复制中产生，DNA链在双链间断裂、交换和重新连接。如减数分裂时染色体交换 杂合模型：包括上面两种特征。 修复损伤DNA的同源重组 真核生物同源重组的断裂与重接模型 Darlingtong D. C.于1936年提出：减数分裂同源染色体联会时，非姊妹染色单体由于缠绕而产生张力，两个染色单体在同一位置断裂、重节，以消除张力，从而产生重组。 证据：姊妹染色单体的交换 Diploid eukaryotes: crossing over ( 双倍体染色体交换) Homologous chromosomes line up in meiosis (when) The nonsister chromatids exchange equivalent sections (what) 同源重组 发生在两条DNA双链之间 重组酶能以任何的同源序列为底物 重组的频率在整组基因中并不很频繁，但对整体和局部都有影响 重组的总频率在精子和卵子中并不相同，在人类中女性是男性的两倍 在整组基因内部，同源重组的频率与染色体的构象有关，例如，十字结构将阻止附近的DNA重组变异。 染色体的重组包含部分的物理性的改变：破损与再联合 细线期 偶线期 粗线期 双线期 终变期 同化作用 在DNA双链中制造一个破损 两条DNA双链分子的联接作用是基因重组的关健环节 同源染色体两对DNA双链在相应点产生nick，一条单链离开它的伙伴，与另一个双链分子的相应位置倒易位置，创造了两个DNA双链之间的连系，这种连接在一起的一对双链叫做交差分子。 一个链与另一个链的连接点叫做重组关节。 重组关节能沿着DNA双链分子移动，这种移动叫做枝状迁移 在一条链被另一条链取代的过程中，分叉点可以沿任一个方向移动 交差分子旋转后形成一个平面结构------Holliday结构 细菌基国重组中的单链同化作用 single-strand assimilation DNA分子的单链部分通过碱基互补配对转移到另一DNA双链分子中，称为单链吸收或单链同化。 有三个必备条件： ◆其中一个DNA分子必须有单链区 ◆其中一个DNA分子必须有自由3’端 ◆单链区和3’端必须设置在两分子互补区内 RecA催化单链的同化作用 RecA催化单、双链DNA的反应分为三个阶段： ◆RecA在单链DNA上慢慢聚合。 ◆单链DNA与其互补物在双链上快速配对反应，产生异源双链连接 ◆单链从双链中慢慢转移，产生一个长的异源双链DNA区带。 SSB(单链结合蛋白)的存在刺激了这个反应 RecA promotes the assimilation of invading single strands into duplex DNA so long as one of the reacting strands has a free end. RecA catalyzes single-strand assimilation RecA介导的DNA修复 重组热点 重组起始于双链破损。双链破损在轴素形成期产生，在联会丝复合物形成阶断消失(~60min) 在染色体上容易发生双链破损的位点，称为重组热点。 Chi序列刺激它周围附近的重组 与重组有关的基因称为Rec基因 Rec突变体不能进