【文章內容簡介】 或倒轉 。在一個 DNA分子上兩個特異位點之間發(fā)生重組，會得到兩種結果：兩個位點之間的片段丟失，或被顛倒。有些生物能利用這種重組倒置來控制基因表達。 DNA的一正一倒兩種排列法可以相應地表達兩種蛋白質，細胞可根據(jù)需要作出選擇。 （圖 3 15）重組位點取向相反：插入片段倒轉。重組位點取向相同：插入片段除去。(在基因工程中有意義)? 生物利用這種機制常常調節(jié)體表蛋白的表達。如：錐蟲（trypanosomes）的表面抗原千變萬化，用以逃脫宿主免疫系統(tǒng)的攻擊，這也是通過一系列 DNA重排達到的。? 沙門氏菌（如鼠傷寒沙門氏菌， Salmonella typhimurium）的鞭毛抗原表達也是這個機理。 轉座重組 生物體的基因組可通過獲得新序列 發(fā)生變異而進化 轉座子 （ transposon or transposable element)概述 轉座子的轉座機制 轉座子的某些遺傳效應DNA的轉座（移位， transposition）是由可移位因子（transposable element）介導的遺傳物質重排現(xiàn)象。是 1951年美國遺傳學家 McClintock在根據(jù)玉米染色體的長期觀察研究提出的概念。 生物體的基因組可通過獲得新序列發(fā)生變異而進化 獲得新序列的途徑167。 通過載體導入 DNA至受體基因組（如根癌農(nóng)桿菌的 Ti質粒）。 167。 細菌質粒通過 接合作用 轉移信息（ F因子使質粒轉移）。167。 噬菌體通過 侵染 傳遞信息。167。 質?；蚴删w與寄主染色體 重組 （轉化、偶然、隨復制子）。167。 病毒侵染（如真核逆轉錄病毒）167。 基因重排產(chǎn)生新基因（抗體）。167。 轉座子的轉座作用使現(xiàn)存序列、位置改變。 轉座子 （ transposon or transposable element)概述 轉座子（ transposon， Tn）是存在于染色體 DNA上可 自主復制和移位 的基本單位 。1. 轉座子 : 即能夠反復插入到基因中許多位點的特殊DNA片段，它們可從一個位點轉移到另一個位點 , 從一個復制子到另一個復制子。（在轉移時原來位置上的這些結構依然存在或不存在）。? 在轉座過程中，轉座子的一個拷貝常留在原來位置上，在新位點上出現(xiàn)的僅是拷貝。它依賴于 DNA的復制。 供體 受體2. 特點：（ 1）不必借助同源序列就可移動的 DNA 片段， 即轉座作用與供體和受體之 間的序列無關。（ 2）原核生物和真核生物均有轉座子。（ 3）轉座序列可沿染色體移動，甚至在 不同染色體間跳躍。40年代 ， (美）在研究玉米行為遺傳學中發(fā)現(xiàn)玉米粒上有色素和斑點的變化，提出在生物體基因中有可移動的控制因子（ controlling element)。這些控制因子相連接的基因往往變得不穩(wěn)定。（1952年發(fā)表其論文）。1968年 Jordan在細菌中也證明了有轉座子， Mcclintock的理論才引起重視，并于1983年獲諾貝爾獎 。3. 轉座子的發(fā)現(xiàn)：轉座子發(fā)現(xiàn)者(美）? McClintock在 1952年發(fā)表了關于轉座子的論文，但在1967年 Shapiro從 ， Mcclintock的理論才引起重視， 1980年獲諾貝爾獎。? Shapiro在 gal操縱子中發(fā)現(xiàn)一種極性突變。 gal操縱子的 galK、 T、 E基因分別編碼gal激酶（ galactokinase, K）、 gal轉移酶（ galactose transferase, T）和 gal表異構酶（ glactose epimerase, E）。 ? 因此能生長的應是 galT－的回復突變及突變體 galK－ galT－。? 但意外發(fā)現(xiàn) galE－ galT－也能生存，這種突變型由于 Gal1P積累是不可能存活的， 但卻居然生長良好。 其原因是由于 galE－是極性突變， 它的突變使 遠離 操縱位點的 galK活性大大下降，因而細胞中 不 會積累 Gal1P。K、 T、 E酶催化 Gal的分解，其中間產(chǎn)物 Gal1p是有毒的，因此 galT－在含半乳糖的培養(yǎng)基上因使Gal1p積累而不能成活。? 這種極性突變不同于一般的極性突變， 它的特點是：? ① 能回復突變，表明不可能屬于缺失或移碼突變；? ② 用誘變劑對其處理并不能提高回復突變率，因此推測可能不是點突變。? 因此推測 galE－的突變可能也是部分 DNA的插入（突變）和切離（回復突變）所致。 Jordon、 Starlinger和 Shapiro等設計了一系列實驗來證實這一想法。? ① 密度梯度離心實驗 ： Jordon、 Starlinger和 Shapiro等分別進行了實驗，他們將含有 gal+和 galm(極性突變，即gal－ )λ噬菌體分別分離出，同時加入到離心管中進行 密度梯度離心 ，結果出現(xiàn)了兩條帶， λgalm的密度 gal+,表明 galm有可能具有 小片斷 DNA的插入。? ② 分子雜交實驗： 將 λgalm和 gal+進行分子雜交，若有galm有額外片段則在 電鏡下 可觀察到它們的存在和所處的位置。? 實驗結果在雜交鏈上出現(xiàn)了 一個額外 的 莖環(huán)結構 ，長800nt（核苷酸） 的就是插入序列 1（ insertion sequence1，IS1）。λgal+/galm雜合雙鏈 DNA的電鏡照片，出現(xiàn)了棒糖狀結構。DNA的轉座（移位，transposition）是由可移位因子（ transposable element）介導的遺傳物質重排現(xiàn)象。是 1951年美國遺傳學家 McClintock在根據(jù)玉米染色體的長期觀察研究提出的概念 。McClintock首先觀察了玉米中轉座因子。她研究的性狀之一是玉米胚乳上的色素。當時已知很多基因共同控制紅色花青素的合成，使玉米胚乳呈紫色。這些基因中任何一對基因發(fā)生突變都會影響色素的合成，使胚乳呈白色。轉座重組DNA的轉座（移位，transposition）是由可移位因子（transposable element）介導的遺傳物質重排現(xiàn)象。4. 轉座子的種類和結構特征：① 原核中的轉座子有兩類：216。 簡單轉座子 也稱插入序列 （ insertion sequence IS).216。 復合轉座子 （ posite transposon)② 轉座子的結構特征v 兩端有 20 ~ 40bp的反向重復序列 （ inverted repetitive sequence)。 v 具有編碼轉座酶的基因 （ transposase) 。復合轉座子除轉座酶外還有 1— 數(shù)個 基因。轉座酶催化轉座子插入新位點。轉座子的結構特征：兩端具有 20~40bp的反向重復序列（ inverted repetitive sequence, IR)或正向重復序列（ direct repeats, DR）。具編碼轉座酶(transposase)的基因，轉座酶可催化轉座子插入新位置。③ 插入序列 （ insertion sequence， IS ） IS（最簡單的轉座子）。不含有任何宿主基因。簡單轉座子是細菌染色體或質粒 DNA的正常組成部分。一個細菌細胞常帶有少于 10個 IS序列。轉座子常常被定位到特定的基因中，造成該基因突變。IS序列都是可以獨立存在的單元，帶有介導自身移動的蛋白。 IS中則僅含有編碼其轉位所需的轉座酶（ transposase）的基因。表示法： IS 加鑒定類型的編號。來源： 在細菌操縱子中以自發(fā)插入形式鑒定出來，是細菌質粒和染色體的成分。此類基因一般長有約 1000bp左右，最小的 IS 1為 768bp，最長的 2088bp （表 31） 表 31 某些 IS 序列的參數(shù)元件 長度（ bp） 末端反向重復 靶位點反向重復 靶位點選擇IS1 768 23 9 隨意IS2 1327 41 5 熱點IS4 1428 18 11 或 12 AAAN20TTT IS5 1195 16 4 熱點IS10R 1329 22 9 NGCTNAGCNIS50R 1531 9 9 熱點IS903 1057 18 9 未知 IS是一自主單位，每種 IS元件具有不同序列，但有共同的組織形式（圖 3 16）。圖 3 16IS1 的序列 1978年由 和 測定。反向重復（ IR）IS 末端只有反向 轉座酶A C T G C A G T T G A C G T C AA C T G T G A CT G A C A C T G順向重復末端反向 /順向重復序列的效應不同！轉座子兩邊的反向重復序列變性后形成的發(fā)夾結構? IS具有 1kb左右的編碼區(qū)，它僅編碼和轉座有關的轉座酶（ transposase）。? IS對靶的選擇有：隨機選擇、熱點選擇和特異位點的選擇。IS的轉座是在轉座酶催化下交錯切開宿主靶位點，然后 IS插入，與宿主的單鏈末端相連接，余下的缺口由 DNA聚合酶和連接酶加以填補，結果使插入的 IS兩端形成了 DR。④ 復合轉座子 （ posite transposon） 復合式轉座子（ Tn）是一類除了含有 轉座酶基因外 ，還帶有其它基因（如某些抗藥性基因或其他宿主基因）的轉座子。表示法： 通常以 Tn和后面加上數(shù)碼表示，如 Tn903。? 除有轉座酶基因外還有其它表型基因， 如：抗藥 基因，使宿主具表型效應。? 兩側有重復序列。? 有的轉座子的重復順序就是 IS。 （圖 3 – 20）結構：Figure 3 20 A posite transposon has a central region carrying markers (such as drug resistance) flanked by IS modules. The modules have short inverted terminal repeats. If the modules themselves are in inverted orientation 功能：和 IS 一樣可以從一個位點轉座到另一個位點。復合式轉座子兩翼往往是兩個相同或高度同源的 IS序列。 ? 復合式轉座子兩翼序列表明 IS序列插入到某個功能基因兩端時就可能