微生物中的转座因子讲稿.ppt

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1、关于微生物中的转座因子第一页，讲稿共三十五页哦第一节第一节 细菌转座因子的类型和结构细菌转座因子的类型和结构 细菌转座因子分为四个类型：细菌转座因子分为四个类型：插入序列（插入序列（insertion sequence IS）转座子（转座子（transposon Tn）接合型转座子接合型转座子 转座噬菌体（转座噬菌体（Mu）第二页，讲稿共三十五页哦一、插入序列一、插入序列插入序列插入序列也称也称IS因子，它是最简单的转座因子。因子，它是最简单的转座因子。插入序插入序列列长度长度/bp反向重复序反向重复序列长度列长度/bp靶位点长度靶位点长度/bp在染色体中在染色体中的拷贝数的拷贝数IS1768

2、239或86-10IS213274154-13IS31400383-45-6IS414281811或121-2IS5119516411-12第三页，讲稿共三十五页哦插入序列的结构有以下插入序列的结构有以下3个特点：个特点：1.两端含有长度为两端含有长度为1040bp反向重复序列反向重复序列2.含有一个编码转座酶的长编码区含有一个编码转座酶的长编码区3.两侧有一对正向重复序列两侧有一对正向重复序列(direct repeat sequence，DR)，长，长度一般为度一般为3-9bp。第四页，讲稿共三十五页哦二、细菌转座子二、细菌转座子 带有抗性基因并能在不同的带有抗性基因并能在不同的DNA分子

3、之间移动的遗传单位叫做分子之间移动的遗传单位叫做细菌细菌转座子转座子(bacterial transposon，Tn)。细菌抗药性转座子一般可分为两类：细菌抗药性转座子一般可分为两类：复合转座子复合转座子(composite transposon)复杂转座子复杂转座子(complex transposon)第五页，讲稿共三十五页哦1.复合转座子复合转座子转座子转座子长度长度kb遗传标遗传标记记末端特末端特征征末端两末端两IS排向排向IS关系关系IS功能功能来源来源Tn109.3TetRIS10RIS10L反向反向2.5%差异差异完整功能完整功能功能减弱功能减弱G-细菌细菌Tn55.7KanRI

4、S50RIS50L反向反向1bp差异差异完整功能完整功能无功能无功能G-细菌细菌Tn9033.1KanRIS903反向反向相同相同都有功能都有功能G-细菌细菌Tn92.5CamRIS1同向同向相同相同都有功能都有功能G-细菌细菌Tn16812.08胞外肠胞外肠毒素毒素IS1反向反向相同相同都有功能都有功能G-细菌细菌第六页，讲稿共三十五页哦复杂转座子的长度约复杂转座子的长度约5000bp，它的两端是长度为，它的两端是长度为30-40bp的末端反的末端反向重复序列向重复序列(IR)或正向重复序列或正向重复序列(DR)，中央是转座酶基因和抗药性基，中央是转座酶基因和抗药性基因。因。2.复杂转座子复

5、杂转座子(TnA转座子转座子)Tn3res转座酶转座酶IRIR解离酶解离酶AmpIRIR转座酶转座酶解离酶解离酶resMerTn501IRIR转座酶转座酶解离酶解离酶resSulStrTn21第七页，讲稿共三十五页哦转座子转座子长度长度/bp遗传标记遗传标记末端反向重末端反向重复复/bp两侧靶点正向两侧靶点正向重复重复/bp来源来源Tn15000Amp385假单胞菌假单胞菌Tn34957Amp385沙门氏菌沙门氏菌Tn2119600Mer Str Sul385志贺菌志贺菌Tn5018200Hg385假单胞菌假单胞菌Tn10005800无无375大肠杆菌大肠杆菌Tn5515300Em355金萄球

6、菌金萄球菌Tn44304200无无385苏云金菌苏云金菌Tn44516200Cam12不详不详荚膜梭菌荚膜梭菌Tn44566800无无385弗氏链霉菌弗氏链霉菌第八页，讲稿共三十五页哦三、细菌转座子的插入机制、转座模型三、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。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：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：据转座过程中是否有共整合体，可分为：剪剪-贴型转

7、座、保守型转座和复制型转座贴型转座、保守型转座和复制型转座第九页，讲稿共三十五页哦1剪剪-贴型转座贴型转座（cut and paste transponsition）第十页，讲稿共三十五页哦1.转座子和靶转座子和靶DNA在转座在转座酶作用下产生缺口，分酶作用下产生缺口，分别形成两个游离末端，别形成两个游离末端，以以a-h表示表示2.a与与f、g与与d连接，剩下连接，剩下b、c、e、h游离端游离端2复制型转座子的插入机制复制型转座子的插入机制第十一页，讲稿共三十五页哦3.以转座子的两个游离以转座子的两个游离端（端（b和和c）为引物进行）为引物进行DNA复制复制4.复制完成并形成两个复制完成并形成

8、两个转座子的共整合体转座子的共整合体第十二页，讲稿共三十五页哦5.两个转座子通过自身携带的两个转座子通过自身携带的res位点位点产生重组，形成两个独立的复制子，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每个复制子上都含有一个拷贝的转座子。座子。第十三页，讲稿共三十五页哦1.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。着转座子拷贝数的增加。2.在转座过程中有共整合体的出现。在转

9、座过程中有共整合体的出现。3.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（转座因子的两端序列；另一种是解离酶（resolvase），它作用于复），它作用于复制拷贝的拆分。制拷贝的拆分。复制型转座的特点：复制型转座的特点：第十四页，讲稿共三十五页哦3保守型转座保守型转座 第十五页，讲稿共三十五页哦四、四、Mu噬菌体的转座噬菌体的转座 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。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解循环还是处于溶源状

10、态，均可整合到这类噬菌体不论是进入裂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寄主染色体上。其中研究得较多的是Mu噬菌体。噬菌体。Mu噬菌体噬菌体(mutator phage)，即突变者的意思，不同于一般的温，即突变者的意思，不同于一般的温和噬菌体：和噬菌体：1)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。和噬菌体在宿主染色体上有特定插入位点。2)Mu噬菌体噬菌体DNA的两端没有黏性末端，它的整合方式不同于的两端没有黏性末端，它的整合方式不同于噬噬菌体，而类似于转座

11、因子的作用菌体，而类似于转座因子的作用第十六页，讲稿共三十五页哦c A B C D E H F G I T J KL M Y N P R S U U S宿主宿主DNA整合复制整合复制晚期晚期mRNA合合成激活因子成激活因子头部和尾部基因头部和尾部基因可变化末可变化末端的宿主端的宿主DNAlysattLattR1.Mu噬菌体的遗传图噬菌体的遗传图 第十七页，讲稿共三十五页哦C蛋白表达蛋白表达A蛋白受抑制，蛋白受抑制，维持溶原状态维持溶原状态MuCts突变，受高温突变，受高温诱导进入裂解循环诱导进入裂解循环A、B蛋白大量蛋白大量表达，表达，Mu 复制复制晚期基因表达晚期基因表达包装酶切割包装酶切割

12、Mu DNA包装包装 50b 37kb 1kb2.Mu噬菌体的转座及其生活史噬菌体的转座及其生活史 第十八页，讲稿共三十五页哦五、细菌接合型转座子五、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；转座过程中是通过上核苷酸序列产生正向重复；转座过程中是通过“切除切除-插入插入”机制来完成的；在转移过程中，会形成共价、闭合、环状机制来完成的；在转移过程中，会形成共价、闭合、环状的中间体，在同一细胞中的不同的中间体，在同一细胞中的不同DNA位点进行整合或通过接合作用进位点进行整

13、合或通过接合作用进入受体细胞后整合到受体细胞的入受体细胞后整合到受体细胞的DNA上。上。第十九页，讲稿共三十五页哦第二十页，讲稿共三十五页哦第二节第二节 细菌转座因子的遗传效应和应用细菌转座因子的遗传效应和应用 一、转座因子的遗传效应一、转座因子的遗传效应转座因子能引起许多遗传变异：转座因子能引起许多遗传变异：1.插入突变插入突变由于由于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。外，还具有转座子带来的抗药性。2.DNA重排重排(缺失、倒位和扩增缺失、倒位和扩增)第二十一页，讲稿共三十五页哦a bx

14、y zc da bc dx yz a bc dz y x 同源序列配对同源序列配对重组重组缺失：缺失：第二十二页，讲稿共三十五页哦a bx y zc da bd cx yz a bz y xc d同源序列配对同源序列配对重组重组倒位：倒位：第二十三页，讲稿共三十五页哦a bx y zc dx y za bx y zc dz y x 同源序列配对同源序列配对重组重组扩增：扩增：第二十四页，讲稿共三十五页哦3.极性效应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，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

15、。几乎所有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的可的可阅读框内阅读框内(除除IS1外外)，都含有依赖于，都含有依赖于Rho的转录终止信号和终止密码子，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。这是造成极性突变的根本原因。第二十五页，讲稿共三十五页哦1.随机诱变随机诱变转座子载体应具有下面两个功能：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、转座子的应用二、转座子的应用 第二十六页，讲稿共三十五页哦Genome Priming S

16、ystem(NEB)第二十七页，讲稿共三十五页哦2.定位诱变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，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，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。将含有目的基因的质粒上。将含有目的基因的F质粒转入基因组已整合有质粒转入基因组已整合有Tn5的大肠的大肠杆菌中，再与受体菌杂交进行诱变，最后筛选突变型接合子。杆菌中，再与受体菌杂交进行诱变，最后筛选突变型接合子。第二十八页，讲稿共三十五页哦FTn5(Kan)(lac pro)F lac+pro+

17、(lac pro)galE strAXF(lac pro)galE strA F lac+pro+FTn5(Kan)(lac pro)F lac+pro+FTn5(Kan)(lac pro)F lac-pro+死亡死亡死亡死亡生长生长第二十九页，讲稿共三十五页哦第三节第三节 丝状真菌中的转座因子丝状真菌中的转座因子一、丝状真菌中的转座现象一、丝状真菌中的转座现象真菌转座因子的鉴定方法：真菌转座因子的鉴定方法：1.克隆真菌中的重复序列，然后与其他生物中的已知转座因子克隆真菌中的重复序列，然后与其他生物中的已知转座因子进行比较来确定。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。根据真菌

18、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。筛选。4.通过通过DNA序列分析。序列分析。第三十页，讲稿共三十五页哦二、丝状真菌中转座因子类型二、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：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类似反转录病毒的反转座子2.类似于细菌转座因子的类似于细菌转座因子的DNA转座子转座子 第三十一页，讲稿共三十五页哦1.类似反转录病毒的反转座子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：而分为两种类型：a.LTR-反转座子反转座子b.非非LTR-反转座子反转座子 第三十二页，讲稿共三十五页哦2.DNA转座子转座子结构特征与细菌转座结构特征与细菌转座子类似，两端具有反子类似，两端具有反向重复序列，中间有向重复序列，中间有编码转座酶的编码转座酶的ORF，在靶位点两端形成正向在靶位点两端形成正向重复序列。重复序列。第三十三页，讲稿共三十五页哦第四节第四节 酵母中的转座因子酵母中的转座因子第三十四页，讲稿共三十五页哦感谢大家观看第三十五页，讲稿共三十五页哦