關于轉座因子的遺傳分析Emerson于1914年發現玉米果皮花斑產生在于突變基因的不穩定性。1938年Rhoades研究玉米糊粉層時也發現了基因的不穩定性：轉座因子引起花斑最初認為是雙突變導致一轉座因子的發現第2頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

40年代初，McClintock

研究玉米花斑糊粉層和植株色素產生的遺傳基礎

發現色素變化與染色體重組有關。染色體的斷裂或解離（dissociation）有一個特定位點(Ds)。Ds不能自行斷裂，受一個激活因子（activator）

Ac所控制。

Ac可以像普通基因一樣進行傳遞，但有時表現很特殊，

可以離開原座位

轉移到同一個或不同染色體的另一座位。

Ds也能移動，不過只有在Ac存在時才能發生。

McClintock把Ac和Ds稱為控制因子或轉座因子

“控制因子”假說。第3頁,共42頁，2024年2月25日，星期天Ds轉座導致籽粒斑點表型第4頁,共42頁，2024年2月25日，星期天插入成分IS序列是在細菌中首次發現的跳躍基因，并在分子水平上得到證實第5頁,共42頁，2024年2月25日，星期天美國遺傳學家巴巴拉．麥克林托克（B．McClintock）

30年代初做出的發現、40年代提出的理論，到60年代末終于被重新提起，80年代初為科學界普遍接受。1983年,麥克林托克由于發現了可移動的遺傳物質，被授予諾貝爾醫學獎。第6頁,共42頁，2024年2月25日，星期天3種不同類型的轉座：（1）復制型轉座（replicativetransposition）

作為自身移動的一個部分，轉座子被復制，一個拷貝仍然保留在原來的位置上，而另一個則插入到一個新的部位，這樣轉座過程伴隨著轉座子拷貝數的增加。二DNA轉座第7頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第8頁,共42頁，2024年2月25日，星期天（2）非復制型轉座

轉座元件作為一個物理實體直接由一個部位轉移到另一個部位。第9頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共42頁，2024年2月25日，星期天（3）保守型轉座保守型轉座是另一種非復制型的轉座過程，該過程中轉座元件從供體部位被切除并通過一系列的過程插入到靶部位，在該過程中每個核苷鍵皆被保留。該轉座過程與λ的整合機制類似，并且轉座酶與λ整合酶家族有關。第11頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共42頁，2024年2月25日，星期天三反轉錄轉座子轉座元件或轉座子是基因組中可移動的獨立的DNA序列，一個轉座子可由基因組的一個位置移到另一個位置。從DNA到DNA的轉移過程稱為轉座。從DNA到RNA再到DNA的過程稱為反轉座。反轉座是經RNA介導的轉座過程。第13頁,共42頁，2024年2月25日，星期天必須經過RNA中間體的轉座過程是真核生物所特有；一些真核細胞的轉座子和反轉錄病毒的原病毒的一般組成結構相關，并且通過RNA中間體進行轉座，這一類結構單位稱為反轉座子（retroposons）。第14頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共42頁，2024年2月25日，星期天反轉座子共有的可鑒定的特性為：插入位點會產生短的靶序列的正向重復。反轉錄病毒首先被觀察到的是以傳染性病毒顆粒的形式存在，并能在細胞間傳播；而反轉座子是被當作基因組中的一部分而被發現的，它們可以在基因組內進行轉座，但不能在細胞間遷移。第16頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第17頁,共42頁，2024年2月25日，星期天根據分子結構與遺傳特性可以分為三類。

具有轉座能力的簡單遺傳因子，長度一般小于2kb，最少的插入序列如IS1僅768bp。

IS因子本身沒有任何表型效應，只含與轉座有關的基因與序列。共同特征是在其末端都具有一段反向重復序列（IR）。第二節原核生物中的轉座因子一．插入因子（insertionsequence，IS）第18頁,共42頁，2024年2月25日，星期天IS結構模式第19頁,共42頁，2024年2月25日，星期天莖環結構的形成第20頁,共42頁，2024年2月25日，星期天二轉座子（transposons）

由幾個基因組成特定的DNA片段

常帶抗菌素抗性基因，易于鑒定。轉座子可以分為以下兩種系統：

①.復合轉座子：IS因子

抗菌素抗性片段

IS因子

。

②

簡單轉座子：不含IS因子的Tn轉座子。第21頁,共42頁，2024年2月25日，星期天復合轉座子與簡單轉座子結構

第22頁,共42頁，2024年2月25日，星期天三Mu噬菌體（Mu）：

是E.coli

的溫和噬菌體，溶源化后能起轉座子作用。

Mu噬菌體也含有與轉座有關的基因和反向重復序列。

Mu能夠整合進寄主染色體，催化一系列染色體的重新排列。第23頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

Mu位點特異性的倒置第24頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

細菌轉座子的轉座機制研究最為清楚。

轉座過程是一個非同源重組過程，通過這一重組過程，轉座子出現在一個新的位置上，可是原來位置上的轉座子并不消失。轉座過程分子機制還有待進一步研究。第25頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第三節真核生物的轉座因子一酵母菌基因組中的轉座子

酵母Ty1轉座子結構Solo的形成第26頁,共42頁，2024年2月25日，星期天酵母Ty1的轉座第27頁,共42頁，2024年2月25日，星期天二果蠅基因組中的轉座子第28頁,共42頁，2024年2月25日，星期天果蠅的P因子與雜種劣勢第29頁,共42頁，2024年2月25日，星期天果蠅中的3種轉座子結構第30頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

玉米籽粒色斑的產生、果蠅復眼顏色的變異、啤酒酵母接合的轉換等現象都與轉座因子在染色體上的轉座有關。

玉米除Ac-Ds系統外，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個核苷酸組成

一個由11個核苷酸組成的未端反向重復區

兩個與轉座有關的酶基因（一個大基因和一個小基因）。三玉米基因組中的轉座子

第31頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

Ds因子的大小差別很大。Ds9很象Ac，只是缺失了一些核苷酸。而一個最小的Ds因子只有Ac長度的1/10，僅僅包括了Ac因子的未端反向重復區。第32頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

來自不同植物種的元件往往有其共同的未端序列

同一家簇各成員的未端倒位重復存在某種程度的序列同源，其長度（6~13bp）和結構保守。例如Ac和Ds的未端倒位重復幾乎一樣。但有一個不同之處：Ac兩端最外邊的核苷酸是彼此不互補的T-G、Ds是互補的T-A。轉座子未端序列是轉座酶識別位點（保守性很強）。第33頁,共42頁，2024年2月25日，星期天四人類基因組中的轉座子

人類基因組中的幾種主要轉座子第34頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第五節轉座因子的遺傳學效應及應用一引起染色體結構變異

由轉座子引起的染色體DNA缺失或倒位第35頁,共42頁，2024年2月25日，星期天二誘發基因突變與啟動外顯子混編雙轉座啟動不同基因間的外顯子混編第36頁,共42頁，2024年2月25日，星期天三調節基因表達轉座子調節宿主基因表達第37頁,共42頁，2024年2月25日，星期天四產生新的變異轉座因子有時也會失活，失活主要與DNA甲基化有關。轉座因子攜帶新基因，如抗生素抗性基因；使宿主基因發生重新組合或表達。表觀遺傳學：研究在DNA序列不出現變化的情況下基因表達出現可遺傳變化的科學。研究對象包括：DNA甲基化、基因組印記、RNA編輯、

RNA干涉以及轉座子調節等。第38頁,共42頁，2024年2月25日，星期天五轉座子標記目的基因

轉座因子可作為基因的標記克隆目的基因。現已利用轉座因子克隆出一些重要基因。方法：

從帶轉座因子生物篩選出發育、生理與行為等有突變品系。如果這些突變是由轉座子DNA克隆所產生，則必定有與該突變體有關的基因存在（用轉座子給未知目的基因加上標記）

以此突變基因的有關順序作探針

從野生品系的基因文庫中獲得野生型目的基因。結合原來突變品系表型，可探知此基因功能，從分子水平上對基因進行研究與利用。第39頁,共42頁，2024