Chapter16TRANSPOSONS

轉座子第1頁16.1

Introduction引言轉座子(可轉座元件)是一段DNA序列能夠將本身(或一個拷貝)插入基因組新位點,而且和目標位點沒有任何聯絡.轉座事件本身能夠造成刪除,倒置或將宿主序列移到一個新位點.第2頁基因組內序列改變主要原因是轉座子移動到新位點,它對基因表示可能有直接影響.其相關序列間不等交換引發重排,轉座子拷貝提供不等交換靶序列.第3頁16.2Insertionsequencesaresimpletranspositionmodules.插入序列是簡單轉座模塊.插入序列是編碼轉座所需酶一個轉座子,它兩側是短反向末端重復序列.轉座子插入靶序列在插入過程中被復制,在轉座子兩端先形成兩個短正向重復序列.正向重復序列長度為5-9bp,是任一轉座子特征.第4頁轉座子含有反向末端重復序列能夠在靶位點兩翼產生正向重復序列.圖中,靶序列為5bp,轉座子末端反向重復序列為9bp,數字1-9表示堿基序列.第5頁16.3CompositetransposonshaveISmodules.

復合轉座子含有IS模塊.轉座子能夠攜帶編碼轉座以外其它基因.復合轉座子有一個中心區,其兩側端部各有一個IS元件.復合轉座子一個或兩個IS元件都能進行轉座.復合轉座子能夠作為一個單位進行轉座,但兩端活性IS元件也可獨立地轉座.第6頁復合轉座子中心區攜帶有標識(如抗藥性),兩側有IS模塊.每個IS含有短末端重復序列.假如模塊本身是反向,那么復合轉座子末端反向重復序列是相同.第7頁ISISanygeneIRIRanygenetransposaseIRIRIRIR

-ClassItransposons(composite):

Flankedby2IS(identicalordifferent,e.g.Tn5).

Mechanism:conservativetransposition.

-ClassIItransposons(noncomposite):

Flankedby2IR(e.g.Tn3,phageMu).

Mechanism:replicativetransposition.第8頁16.4Transpositionoccursbybothreplicativeandnonreplicativemechanisms.

轉座可經過復制和非復制機制產生.全部轉座子使用一個共同機制:在靶DNA上造成交織切口,轉座子與突出末端相連,填補缺口.轉座子與靶DNA之間連接事件次序與確切性質決定了是復制型轉座還是非復制型轉座.第9頁轉座子兩翼靶位點正向重復序列是因交織切割所產生突出末端與轉座子相連而形成.第10頁復制型轉座產生轉座子一份拷貝,該拷貝插入到受體位點,供體位點序列不變,所以供體和受體位點都有轉座子一份拷貝.第11頁非復制型轉座中轉座子僅從供體位點向受體位點做物理性移動,從而在供體位點造成斷裂,若斷裂不被修復,后果將是致死.第12頁16.5TransposonscauserearrangementofDNA.轉座引發DNA重排.轉座子多個拷貝之間同源重組引發宿主DNA重排.轉座子重復序列間同源重組造成準確或不準確切除.第13頁兩個正向重復序列相互重組會把二者之間序列外切除去,重組產物只含一份拷貝正向重復序列.第14頁兩個反向重復序列相互重組將二者之間序列反向排列.第15頁16.11Controllingelementsinmaizecausebreakageandrearrangements.玉米控制元件會引發鏈斷裂與重排.“控制元件”轉座產生染色體斷裂效應,從而發覺了玉米中轉座.斷裂產生含有著絲粒和斷裂末端染色體以及無著絲粒片段.無著絲粒片段在有絲分裂過程中丟失.染色體斷裂之間融合產生雙著絲粒染色體,它會進行深入斷裂和融合循環.斷裂-融合-橋循環造成體細胞斑駁出現.第16頁克隆分析判定了從單一細胞而來大量細胞,在這些細胞中,轉座事件改變了表型,細胞數量揭示了發育過程中轉座時相,其所處細胞位置揭示了轉座組織特異性.第17頁控制元件斷裂造成了無著絲粒片段丟失,若丟失片段上帶有雜合子顯性標識,結果將改變表型.第18頁Ds提供了起始染色單體斷裂-融合-橋循環位點.第19頁16.12Controllingelementsformfamiliesoftransposons.

控制元件形成轉座子家族.玉米每一轉座子家族都有自主和非自主控制元件.自主控制元件編碼使其轉座蛋白質.非自主控制元件有使它失去催化轉座能力突變,但當自主元件提供必需蛋白質之后,它們也能轉座.自主控制元件能夠發生相變,這時,甲基化狀態改變了它們特征.第20頁每一控制元件家族都含有自主和非自主控制元件組員,自主元件能進行轉座,非自主元件不能進行轉座,自主和非自主控制元件配對超出4個家族.

第21頁Ac元件有兩個可讀框,Ds元件有內部缺失.

第22頁16.14Theroleoftransposableelementsinhybriddysgenesis.

轉座元件在雜種敗育中作用.P因子是黑腹果蠅P品系而不是M品系所攜帶轉座子.當P雄性與M雌性雜交時,轉座作用被激活.在這些雜交中,P因子插入在新位點使許多基因失活,從而造成雜交不育.第23頁雜交敗育是不對稱,它是由P型雄蠅和M型雌蠅雜交產生,但M品系雄蠅和P型雌蠅不會產生雜種不育.

第24頁16.15Pelementsareactivatedinthegermline.

P因子在生殖細胞中活化.P因子在P型雄蠅與M型雌蠅雜交后代性系細胞中被激活.這是因為組織特異性剪接事件去除了一個內含子,從而產生了編碼轉座酶序列.P因子也產生轉座阻