转座因子介绍

① 如IS1因子不论以什么方向插入都会降低基因的表达，
②而IS2因子以同一方向插入到染色体中，则会减少基因的表 达，但以相反方向整合，则会增加基因表达。 ③不同转座元件的转座频率不同。一般为10-3-10-4 次/世代。 ④恢复频率则很低(通过精确切除IS元件而产生)，为10-6-10-10/ 代。比插入频率率低 10 -3 倍。
转座过程： n 转座酶（transposase）催化IS的转座，它由IS编码。 n 首先转座酶交错切开宿主靶位点，然后IS插入，与 宿主的单链末端相连接，余下的缺口由DNA聚合酶 和连接酶加以填补，最终插入的IS两端形成了DR或 靶重复。
若IS插入到某基因内，通常这个基因就会失活， 发生基因突变。 不同IS的插入方向不同，基因突变的结果不同:
a） 通过反义RNA的翻译水平控制
◘ IS10R外侧边缘两个启动子 ◘ PIN控制IS10R的转录 弱启动子 ◘ POUT—强启动子 右向转录宿主DNA ◘ INRNA和OUTRNA
有36bp的重叠
稳定性： OUTRNA››INRNA
◘ 大量OUTRNA作为
INRNA的反义RNA >5拷贝
b） 甲基化作用控制转座酶合成及其与DNA的结合
IS 组件相同，方向相反 >>>>> ISL IS 组件 中的 IR camR >>>>> ISR IS 组件 中的 IR
图 23-31 复合转座子结构的(Tn9)
第三节 转座发生的机制
1 类型
1.1 复制型转座（replicative transposition）： 转座是伴随着新拷贝的复制。
第二节 转座子的分类
1 转座因子的类型
1.1 插入序列(IS)
IS家族有很多成员，它们的结构相似 特征： 两端都有短5-9bp的正向重复序列（direct repeats, DR） （靶序列）， 略长15-25bp的反向重复序列（inverted repeats, IR）
最简单的转座子称为插入序列(Insertion sequence，IS)。
Mu的插入途径
a） 侵入的Mu在溶源化
过程中任意插入寄DNA b） 进入裂解生长后， 复制产生后代Mu DNA 几乎全部插入寄主DNA 中，并可继续转座（形 成寄主DNA和Mu的共 合体），噬菌体成熟时， 切段共合体包装
• Mu的转座频率比一般的转座子要高，它的 两端携带宿主的DNA，而且每一个Mu所携 带的宿主DNA都各不相同。在转座过程中， 它摆脱两端原有的细菌DNA而转座到新的 某个位点上。
150bp 1.5kb
att L C
A
B
S
U
att R
以E.coli为寄主的温和型噬菌体（溶源、裂解）
150bp 1.5kb
P att L C
A
B
S
U
att R gin
G 倒位区 38kb
C repressor for A, B B 33 kd 与转座有关 A 70 kd 转座酶 U, S 毒性蛋白 attL, attR 与寄主同源，反向重复，转座必需 Gin G区倒位酶
转座机理
切离或复制DNA后插 入靶位 复制DNA后插入靶位 切离DNA后插入靶位
举例
IS1,IS10
复合转座子
真核转座子
Tn9
果蝇P成分， 玉米Ds、Ac 酵母Ty成分 果蝇Copia成分 果蝇F和G成分， 哺乳动物的 LINE,SINE,人Alu
病毒反转座子 LTRs;逆转录酶、 整合酶、gag蛋白 编码基因 非病毒反转座 子 各种长度的3`端 富含A/T区；逆转 录酶编码基因
两种酶：转座酶和解离酶。
TnA转座子 。 1.2 非复制型转座（nonreplicative transposition）： 一个位点移到另一位点。 一种酶：转座酶 。
供体中无转座子。
插入序列和复合转座子Tn10及Tn5； 1.3 保守转座（conservative tranposition）
homework
• 一、名词解释 • 1.插入序列(IS) 2.转座子 3. 转座噬菌体
二、简答题 • 1.描述两种转座子引起基因组重排的方式。 • 2.IS元件整合到靶位点时会发生什么? • 3.一个复合转座子和一个IS元件之间的关系 是什么?。 • 4.列出一个转座子插入到一个新位点所要求 的步骤. • 。
第七章 转座子
• 第一节 概述
• 第二节 转座子的分类
• 第三节 转座发生的机制
• 第四节 反转录病毒和反转座子
第一节 概述
1 概念：
转座子（transponsn,简称Tn）, 又称易位子， 是指存在于染色体DNA上可以自主复制和位移的 一段DNA顺序。
转座子可以在不同复制子之间转移，以非正常重组 方式从一个位点插入到另外一个位点，对新位点基 因的结构与表达产生多种遗传效应。
• 3.复合转座子在两个末端有IS序列 • 4.首先，在靶位点处产生一个交错切口，切 出转座子。接着，转座子与靶位点连接。 最后，填补插入位点两侧的单链区。 • 5.转座子转座时能够导致宿主序列的缺失、 重复或插入。另外，转座子通过宿主重组 系统导致基因组重排。
• 它的两端没有粘性末端，插入某基因中就 引起该基因突变。
• Mu噬菌体为一37kb的线状DNA，两端各 带一小段大肠杆菌的DNA，这与该噬菌体 插人大肠杆菌染色体上有关。 • 距末端不远处也有类似于IS的序列，但位 置不对称。靠近一端处存在与转座有关的A、 B基因，它们分别编码70000和33000两 种蛋白，在A、B与末端之间有一C区，对A、 B有负调控作用。
宿主的修复系统能识别此处双链断裂并进行修复。
2 转座的机制
2.1 复制性转座: 特征： 1）转座后原来位置 上的转座因子保持 不变； 2）在新的位置上的 转座因子的两侧出 现顺向重复序列 3）转座过程中有一 共合体(cointegrate)。
Tn
从 3’ 末端复制 产生共合体
靶
单链交错切割
2 复合转座子（composite
transposon）
复合转座子是由两个重复序列夹着一个或多个结构基 因如某些抗药性基因和其它基因组成。
存在于R因子及其它质粒中。 复合转座子两端的组件由IS和类IS组成。
Tn3
IR 38bp
TnpA Res
TnpR
AmpR
IR 38bp
转座酶
regulator β- 内酰胺酶
◘ 转座子对2个位点甲基化的反应体现了IS10的转座的能力是和复制是相关的。
◘ 一个位点在IS10R末端的IR中。此是转座酶结合的地方，此位点的甲基化 抑制了转录酶和DNA的结合。
◘ 另一个位点是在Pin中，这是启动子转录转座酶基因。该位点的甲基化抑 制转录合成。
转座酶
Tn10
>>>>>>>
IS10R >>>>>>>> OUT IN
RNA聚合酶ІI从左 侧LTR的启动子转 录RNA,逆转录，插 入靶位 从内部启动子转录 RNA,RNA折叠为逆 转录酶提供引物， 插入靶位
第四节 转座噬菌体 Mu phage （巨型转 座子 ）
• Taylor于1963年发现了一种特殊的噬菌体， 称为Mu(mutator phage)，它是大肠杆菌 的一种温和噬菌体。 • Mu几乎可插入宿主染色体任何一个位置上， 而且游离Mu和已经插入的Mu基因次序是相 同的。
转录单位 res
IR 38 tnpA 3066
IR tnpR 558 amp R 861 38
19
tnpA
GUA -58
Ⅰ 0
Ⅱ
Ⅲ
AUG +105
tnpRmRNAmR NhomakorabeaA5 Tn10的转座
每个转座子控制自身转座的核心----控制转座酶的水平 不到一个转座酶分子／世代／细胞 ◘自发转座频率---10－7 Tn10有两种控制转座的方式
1kb左右的编码区，它仅编码和转座有关的转座酶。
DNA转座的一般模式
表 23-4 IS 的结构和功能 DR(bp) IR(bp) 中 心 区 靶的选择 域(bp) IS 1 IS2 IS4 IS5 IS10R IS50R IS903 9 5 11～13 4 9 9 9 23 41 18 16 22 9 18 768 1327 1428 1195 1329 1531 1057 随机 热点 AAN20TTT 热点 NGCTNAGCN 热点 随机 5～8 5 (在 F 因子上为 1) 1或2 ？ 拷贝数
4 TnA转座模式
TnA,长约5kb左右，两端具有IR，而不是IS，中部的编码区编码抗性标记、 转座酶和解离酶。 TnpA介导转座分为两步,分别由tnpA,、tnpR编码的转座酶（transposase） 和解离酶（resolvase）来完成的。 解离顺序（res）是内部的特殊位点，只有TnA家族才具有这一位点。
Nobel Prize for Physiology or Medicine 1983
• Prokaryotic transposons： -------插入序列（insertion sequence， IS) -------复合转座子（composite transposon) -------可转移噬菌体(transposable phages) • Eukaryotic transposons： -----转座子（transposon) -----反转座子（retrotransposon)
+
另一条链也被切
受体也被交错切割
图 23-42 交换结构经剪切释放 后导致非复制型转座子插入到靶 DNA 中，DR 包在两侧，供体留 下了一个双链缺口。