1、第七章 微生物中的转座因子,转座因子（transposable element）是一类广泛存在于细菌、病毒和真核生物DNA分子中一段可自主改变自身座位的DNA片段，它可以在同一细胞内DNA复制子间转移，也可以在一个复制子内部转移。,转座因子的共同特征是：插入寄主DNA后，导致基因失活；插入时在靶DNA位点产生一个短的正向重复顺序。,第一节 细菌转座因子的类型和结构,细菌转座因子分为四个类型：插入序列（insertion sequence IS）转座子（transposon Tn）接合型转座子 转座噬菌体（Mu）,一、插入序列,插入序列也称IS因子，它是最简单的转座因子。,插入序列的结构有以下3
2、个特点： 两端含有长度为1040bp反向重复序列 含有一个编码转座酶的长编码区 两侧有一对正向重复序列(direct repeat sequence，DR) ，长度一般为3-9bp 。,二、细菌转座子,带有抗性基因并能在不同的DNA分子之间移动的遗传单位叫做细菌转座子(bacterial transposon，Tn)。细菌抗药性转座子一般可分为两类： 复合转座子 (composite transposon) 复杂转座子 (complex transposon),1. 复合转座子,复杂转座子的长度约5000bp，它的两端是长度为30-40bp的末端反向重复序列(IR)或正向重复序列(DR)，中央
3、是转座酶基因和抗药性基因。,2. 复杂转座子(TnA转座子),三、细菌转座子的插入机制、转座模型,转座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。 根据转座子在转座过程中是否复制而分为两种类型： 复制型转座和非复制型转座 据转座过程中是否有共整合体，可分为： 剪-贴型转座、保守型转座和复制型转座,1剪-贴型转座（cut and paste transponsition）,1. 转座子和靶DNA在转座酶作用下产生缺口，分别形成两个游离末端，以a-h表示,2. a与f、g与d连接，剩下b、c、e、h游离端,2复制型转座子的插入机制,3. 以转座子的两个游离端（b和c）为引物进行DNA
4、复制,4. 复制完成并形成两个转座子的共整合体,5. 两个转座子通过自身携带的res位点产生重组，形成两个独立的复制子，每个复制子上都含有一个拷贝的转座子。,在复制型转座过程中，转座子被复制，一个拷贝仍保留在原来的位置上，另一个拷贝则插入到新的位点上，这种类型的转座伴随着转座子拷贝数的增加。在转座过程中有共整合体的出现。复制型转座涉及到两种类型的酶：一种是转座酶，它作用于原位点的转座因子的两端序列；另一种是解离酶（resolvase），它作用于复制拷贝的拆分。,复制型转座的特点：,3保守型转座,四、Mu噬菌体的转座,转座噬菌体是具有转座功能的一类可引起突变的溶源性噬菌体。这类噬菌体不论是进入裂
5、解循环还是处于溶源状态，均可整合到寄主染色体上。其中研究得较多的是Mu噬菌体。,Mu噬菌体(mutator phage)，即突变者的意思，不同于一般的温和噬菌体： Mu DNA几乎可插入到宿主染色体的任何一个位点上，而一般的温和噬菌体在宿主染色体上有特定插入位点。Mu噬菌体DNA的两端没有黏性末端，它的整合方式不同于噬菌体，而类似于转座因子的作用,1. Mu噬菌体的遗传图,2. Mu噬菌体的转座及其生活史,五、细菌接合型转座子,接合型转座的特点是：不具有反向重复序列，在转座时不引起靶位点DNA上核苷酸序列产生正向重复；转座过程中是通过“切除-插入”机制来完成的；在转移过程中，会形成共价、闭合、
6、环状的中间体，在同一细胞中的不同DNA位点进行整合或通过接合作用进入受体细胞后整合到受体细胞的DNA上。,第二节 细菌转座因子的遗传效应和应用,一、转座因子的遗传效应转座因子能引起许多遗传变异：1. 插入突变由于Tn总是带有抗药性基因，所以转座子插入后除能引起基因突变外，还具有转座子带来的抗药性。2.DNA重排(缺失、倒位和扩增),缺失：,倒位：,扩增：,3. 极性效应当转座因子插入到一个操纵子的上游基因时，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。几乎所有IS的可阅读框内(除IS1外)，都含有依赖于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。,
7、随机诱变转座子载体应具有下面两个功能：能通过转化或接合作用导入受体菌 在受体菌中不能自我复制，为自杀型质粒载体,二、转座子的应用,Genome Priming System (NEB),2. 定位诱变定位诱变与随机诱变的原理类似，但诱变中首先需要将转座子，如Tn5，整合在基因组上。然后将要诱变的目的基因克隆到质粒如F质粒上。将含有目的基因的F质粒转入基因组已整合有Tn5的大肠杆菌中，再与受体菌杂交进行诱变，最后筛选突变型接合子。,(lac pro) galE strA,X,死亡,死亡,生长,第三节 丝状真菌中的转座因子,一、丝状真菌中的转座现象 真菌转座因子的鉴定方法： 1.克隆真菌中的重复序
8、列，然后与其他生物中的已知转座因子进行比较来确定。 2.根据真菌的缺陷型表型来鉴定转座因子。 3. 通过同源杂交，即以别的生物中的转座因子为探针进行杂交筛选。 4. 通过DNA序列分析。,二、丝状真菌中转座因子类型,根据转座机理，可将丝状真菌的转座因子分为两大类： 1. 类似反转录病毒的反转座子 2. 类似于细菌转座因子的DNA转座子,1. 类似反转录病毒的反转座子,根据反转座子的两端是否具有类似反转录病毒的长末端重复序列LTR而分为两种类型： a. LTR-反转座子 b. 非LTR-反转座子,2. DNA转座子,结构特征与细菌转座子类似，两端具有反向重复序列，中间有编码转座酶的ORF，在靶位点两端形成正向重复序列。,第四节 酵母中的转座因子,1、转座因子分哪几类？它们之间有何异同？ 2、何谓复合转座子、复杂转座子？各有何特点？ 3、根据复制机制，将转座子分为哪几类？各有何特点？ 4、为什么说Mu噬菌体不同于一般的温和噬菌体？在应用中它与IS、Tn比较有何优点？ 5、何谓极性效应？引起极性效应的可能原因是什么？ 6、如何利用转座子进行随机诱变和定位诱变？ 7、简述三亲本杂交的原理和基本步骤？ 8、举例说明丝状真菌中转座因子的不同类型。,本章思考题,
