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转座子(真核).


2.非复制型转座(non replicative transposition)
根据在转座过程中有无交叉结构,而分为下面两种不同的 类型。
(1)剪-贴型转座(cut-and-paste transposition)
这类转座又叫简单插入,是一种非复制型转座过程。 * 在该过程中转座酶识别转座因子的末端,在转座因子的末 端进行双链切割, * 同时转座酶在受体的靶部位交错切割,然后转座子与靶部 位的切口末端相连接。而且,在转座子过程中,转座因子并 不与受体形成共整合体。这种类型的转座只需要转座酶。 * 很多插入序列(IS)和复合型转座子,如IS10、IS50、Tn5、 Tn10等就是以这种途径进行转座的。 图12
2.转座子插入带有与突出单链末端的切口之间,二者共价连接 起来, 3. 由此形成的两段靶序列单链区由 DNA 聚合酶Ⅰ或其它类似 的酶填充,再由连接酶将端口连接起来。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。
二、转座模型
根据转座因子在转座过程中是否有共整合体及转座因子是否有 复制而分为二种类型:复制型转座和非复制型转座;又可根据 转座过程的不同,而分为剪- 贴型转座、保守型转座和复制型 转座等。 1.复制型转座(replicative transposition) (1) 供体分子上的转座子首先被转座酶在其两端被交错切开, 使转座子的两个DNA链都带有游离的3’末端OH基。 (2) 转座酶在转座子两端进行切割的同时也对靶部位的两个链 进行交错切割, (3) 供体和靶链在切口处连接,转座子的每个 DNA 链的 3’ 末端 OH 基与靶位点切割后产生的突出单链 5’ 末端磷酸基团共价连 接,从而产生一种交叉结构。
•由于转座作用,使一些原来在染色体上相距甚远的基因组合 到一起,构建成一个操纵子或表达单元,也可能产生一些具 有新的生物学功能的基因和新的蛋白质分子。
(三)极性效应 * 与转座因子有关的另一个特殊现象是它们的插入极性效应, 即当转座因子插入到一个操纵子的前端基因时,不仅能破坏 被插入的基因,而且也能大大降低位于远离启动子一端的基 因的表达。 * 现已发现绝大多数转座因子都有极性效应,而且正、反向插 入时都有这种现象。研究发现,在IS的所有可阅读框内 (IS1除 外 ) ,包含有依赖于 Rho 的转录终止信号和终止密码子,这是 造成极性突变的根本原因。
四、转座子的应用---转座子诱变
用于诱变的转座子一般都是复合型转座子,如:Tn5、Tn9、 Tn10等。其中用的较多的是Tn5。Tn5具有转座频率高,对目 标序列特异性要求低,且转座不需与细菌的基因组存在同源 性等优点,因而被广泛用于许多革兰氏阴性菌的转座子诱变 中。利用转座子可进行随机诱变和定位诱变。
(二)DNA重排 (缺失、扩增和倒位)
•当转座因子插入某一基因后,一方面引起该基因的失活, 另方面也引起插入部位邻近片段的不稳定而产生缺失,该 现象首先在 IS1 中发现。以后在 IS2 、 Tn3 、 Tn9 等转座因子 中都发现了这一现象。 •缺失发生的原因推测是首先转座子以相同方向转座到邻近 位置上,在两个正向重复转座因子之间发生同源重组,就 导致宿主染色体DNA缺失。 •如果转座因子以相反方向转座到邻近位置上,然后发生重 组,则引起染色体DNA倒位 ( 见图14)。由于转座因子的存 在而促使发生倒位的现象在Mu、IS1等转座因子中都有报道 •同样,由于转座子之间的同源重组,可使两个不同的DNA 片段连接在一起,从而引起DNA的扩增。
第三节 反转录病毒
一、反转录病毒的生活周期
* 反转录病毒是一类单链 RNA 病毒,它们所含有的基因组 RNA是在反转录酶的作用下,经过双链DNA中间体,而后再 行复制的。 * 病毒的生活周期中有一个和转座类似的过程,使双链DNA 插入到宿主基因组,并使 DNA靶位点产生短的正向重复序列。
二、反转录病毒的基因组和反转录中双链DNA的合成
(2)保守型转座(consertive transposition)
•这种转座属于非复制型转座,但是在转座过程中有同复制型 转座过程中类似的交叉结构的出现,但不形成共整合体。
•转座子被插入到受体的靶位点 DNA中,并且其两侧为由原来 的单链切口所产生的重复序列。
•供体DNA在原来转座子处留下一个大的缺口。
第二节 细菌转座因子的转座机制、遗传效应和应用
一、转座因子的插入机制 转座因子不同于噬菌体和质粒,它们不是独立的复制子, 不能独立存在。所有转座因子,包括插入序列、复合转座子、 TnA及Mu噬菌体等的转座机制都很相似。 转座因子插入到一个新的部位的通常步骤是:
1. 在靶 DNA 序列两侧各一条单链上造成一个切口,切口之间 的距离决定了将来转座子两侧正向重复单位的长度。
•有些插入序列和转座子是以这种方式进行转座。
三ห้องสมุดไป่ตู้转座子的遗传效应
转座因子能引起许多遗传变异,如插入突变和基因重排等, 是生物进化的一种主要原动力之一。
(一)插入突变
•各种IS、Tn转座子都可以引起插入突变。当它们插入到一个 基因时,该基因的功能受到破坏,其表型和一般突变体相同, 如营养缺陷型、酶活性丧失等。 •如果插入的是Tn转座子,则由于Tn转座子总是带有抗药性 基因,所以转座子插入引起的基因突变有两个表型效应,即 基因突变的表型效应和转座子带来的抗药性。
(4)在交叉结构中,其交错末端都含有单链区,此单链区是为 DNA合成提供模板的假复制叉(pseudoreplication forks),如果复 制从二个假复制叉继续进行,那么将通过转座子并在其末端 终止,从而形成二个拷贝的转座子。 (5)复制可能是由宿主编码的功能完成的。供体和受体形成的 这种结构称为共整合体 (cointegrate),所谓共整合体,就是两 个或两个以上的复制子通过共价连接起来的。共整合体在原 来两个分子之间结合处含有两个转座子的拷贝,方向为正向 重复。 (6) 然后,二个拷贝的转座子之间可通过解离酶在专一位点进 行的专一位点重组而将二个分子分开(图11 )
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