DNA的转座(DNA transposition)【精选-PPT】
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DNA的转座(DNA TRANSPOSITION)
DNA的转座 （DNA transposition）
1、转座成分概述
1）转座子(元)或转座元件 (transposon or transposable element): 即能够反复插入到基因中许多位点的特殊DNA片段， 它们可从一个位点转移到另一个位点，从一个复制子到另 一个复制子。（在转移时原来位置上的这些结构依然存在 或不存在）。
b) 转座不是简单的转移，涉及转座子的复制
c) 转座插入的靶位点并非完全随机（插入专一型） Hotspots (热点)
Regional preference ( 在3kb区域内的随机插入) d) 某些转座因子（Tn3）对同类转座因子的插入具有排他性
（免疫性） e) 靶序列在转座因子两侧会形成正向重复 f) 转座因子的切除与转座将产生复杂的遗传学效应
2）特点：
♣ 不必借助同源序列就可移动的DNA片段，即转座作
用与供体和受体之间的序列无关。 ♣ 原核生物和真核生物均有转座子。 ♣ 转座序列可沿染色体移动，甚至在不同染色体间跳 跃。
3）种类与特点
（1） 两种类型： A 简单转座子（simple transposon） 或（插入序列 insertion sequence IS ） B 复合转座子（composite transposon） （2） 特征： a）两端有20～40bp的反向重复序列(IR)
b）具有编码转座酶（transposase）的基因
c）复合转座子除转座酶基因外还有1—数个基因。 d）转座酶催化转座子插入新位点。
A 插入序列 ♣ 最简单，是细菌染色体、质粒和某些噬菌体的 正常组分，是一个自主的单位，每种IS均编码自身 转座所需的蛋白质。 ♣ 命名： IS＋编号（鉴定类型） 长度 700～2000bp
1、转座成分概述
1）转座子(元)或转座元件 (transposon or transposable element): 即能够反复插入到基因中许多位点的特殊DNA片段， 它们可从一个位点转移到另一个位点，从一个复制子到另 一个复制子。（在转移时原来位置上的这些结构依然存在 或不存在）。
b) 转座不是简单的转移，涉及转座子的复制
c) 转座插入的靶位点并非完全随机（插入专一型） Hotspots (热点)
Regional preference ( 在3kb区域内的随机插入) d) 某些转座因子（Tn3）对同类转座因子的插入具有排他性
（免疫性） e) 靶序列在转座因子两侧会形成正向重复 f) 转座因子的切除与转座将产生复杂的遗传学效应
2）特点：
♣ 不必借助同源序列就可移动的DNA片段，即转座作
用与供体和受体之间的序列无关。 ♣ 原核生物和真核生物均有转座子。 ♣ 转座序列可沿染色体移动，甚至在不同染色体间跳 跃。
3）种类与特点
（1） 两种类型： A 简单转座子（simple transposon） 或（插入序列 insertion sequence IS ） B 复合转座子（composite transposon） （2） 特征： a）两端有20～40bp的反向重复序列(IR)
b）具有编码转座酶（transposase）的基因
c）复合转座子除转座酶基因外还有1—数个基因。 d）转座酶催化转座子插入新位点。
A 插入序列 ♣ 最简单，是细菌染色体、质粒和某些噬菌体的 正常组分，是一个自主的单位，每种IS均编码自身 转座所需的蛋白质。 ♣ 命名： IS＋编号（鉴定类型） 长度 700～2000bp
分子生物学课件第六章DNA重组和转座
1.1 概述
1.1.1 重组与变异
变异是生物进化的重要因素之一，生物对环境的适 应机制，自然选择的重要基础。 可遗传的变异： 突变 （点突变，染色体变异） 频率低，突变修复
遗传重组交换 染色体的自由组合 普遍发生 染色单体间的交换 自然界DNA分子均是重组体
分子克隆和转基因技术(in vitro) 分子生物学课件第六章DNA重组和转座
第六章 DNA的重组与转座
1 DNA的重组
1.1 概述 1.1.2 遗传重组的类型
根据的DNA序列和所需蛋白质因子的要求进行分类：
同源重组（homologous recombination）、位点专一 性重组（site-specific recombination）和转座重组 （transposition recombination）和异常重组 （illegitimate recombination）
3’
5’
切割
5’
3’
Meselson-Radding模型 单链入侵模型（链转移模型）
置换
侵入
同化 异构化 分支迁移
分子生物学课件第六章DNA重组和转座
双链断裂重组模型 实验表明，两DNA分子必需具有75 bp以上的同源区才 能发生同源重组，同源分区子生物小学课于件第六此章D数NA重值组和转将座 显著降低重组率。
遗传重组：生物体内的基因交流。 重组DNA技术：体外人为地将不同源的DNA组合在一起。
1.1.4 遗传重组的生物学意义
它能迅速增加群体的遗传多样性(diversity)； 使有利突变与不利突变分开(separation)； 通过优化组合(optimization)积累有意义的遗传信息。
分子生物学课件第六章DNA重组和转座
1.1.1 重组与变异
变异是生物进化的重要因素之一，生物对环境的适 应机制，自然选择的重要基础。 可遗传的变异： 突变 （点突变，染色体变异） 频率低，突变修复
遗传重组交换 染色体的自由组合 普遍发生 染色单体间的交换 自然界DNA分子均是重组体
分子克隆和转基因技术(in vitro) 分子生物学课件第六章DNA重组和转座
第六章 DNA的重组与转座
1 DNA的重组
1.1 概述 1.1.2 遗传重组的类型
根据的DNA序列和所需蛋白质因子的要求进行分类：
同源重组（homologous recombination）、位点专一 性重组（site-specific recombination）和转座重组 （transposition recombination）和异常重组 （illegitimate recombination）
3’
5’
切割
5’
3’
Meselson-Radding模型 单链入侵模型（链转移模型）
置换
侵入
同化 异构化 分支迁移
分子生物学课件第六章DNA重组和转座
双链断裂重组模型 实验表明，两DNA分子必需具有75 bp以上的同源区才 能发生同源重组，同源分区子生物小学课于件第六此章D数NA重值组和转将座 显著降低重组率。
遗传重组：生物体内的基因交流。 重组DNA技术：体外人为地将不同源的DNA组合在一起。
1.1.4 遗传重组的生物学意义
它能迅速增加群体的遗传多样性(diversity)； 使有利突变与不利突变分开(separation)； 通过优化组合(optimization)积累有意义的遗传信息。
分子生物学课件第六章DNA重组和转座
DNA的重组与转座培训教材(PPT 93页)
酿酒酵母的rad 51基因与大肠杆菌recA基因
同源，二者功能相关。 该基因的突变造成双链断裂积累，且无法形成 正常的联合复合物，但此蛋白不能在体外与单 链DNA形成纤丝，表明原核与真核的同源重 组机制可能不同。
33
特异位点重组 广泛存在于各类细胞，有关主要过程：
某些基因表达的调节； 发育过程中程序性DNA重排； 有些病毒和质粒复制中发生的整合与切除。
666666666666第............111112333111.........六同特D123331233...λ.N切章源异同异细细1243噬A除重位源 源 菌 菌细遗细细菌重D组点重双基的菌传菌菌体组N重组链因特的转的的D技NA组的与转异接化转细术A的分基移位合导胞整子 因 与 点作融重合模转重重用合与组型换组组与转6666666666666.............4444444454444座...........D逆12223462351..逆逆逆N转转转转转转真12A转转转录座座座座座核插复的座座座转子子子子引生入合转子子子座的的转转起 物序转座的 的的子概分座座遗的列座结作生念类的的传转(子I构用物S机特学座(T特机学因制征效因n点制意)子应子义)
发重组； ③断裂后形成单链3‘游离端，后者侵
入到双链DNA内，寻找同源区域并 配对结合，产生短的链置换区； ④断裂单链游离端彼此交换，每条链 与另一对应链连接，形成Holliday 中间体
9
⑤ 通 过 RuvA和 RuvB 引发分支迁移，产生 异源双链DNA； ⑥通过RuvC形成拆分 口 ， 将 四 链 DNA 复 合 体按不同方向拆分， 形成片段重组体和拼 接重组体。
选择
1、紫外线照射对DNA分子的损伤主要是: ( D )
A.碱基替换； B.磷酸酯键断裂； C.碱基丢失； D.形成共价连接的嘧啶二聚体。
同源，二者功能相关。 该基因的突变造成双链断裂积累，且无法形成 正常的联合复合物，但此蛋白不能在体外与单 链DNA形成纤丝，表明原核与真核的同源重 组机制可能不同。
33
特异位点重组 广泛存在于各类细胞，有关主要过程：
某些基因表达的调节； 发育过程中程序性DNA重排； 有些病毒和质粒复制中发生的整合与切除。
666666666666第............111112333111.........六同特D123331233...λ.N切章源异同异细细1243噬A除重位源 源 菌 菌细遗细细菌重D组点重双基的菌传菌菌体组N重组链因特的转的的D技NA组的与转异接化转细术A的分基移位合导胞整子 因 与 点作融重合模转重重用合与组型换组组与转6666666666666.............4444444454444座...........D逆12223462351..逆逆逆N转转转转转转真12A转转转录座座座座座核插复的座座座转子子子子引生入合转子子子座的的转转起 物序转座的 的的子概分座座遗的列座结作生念类的的传转(子I构用物S机特学座(T特机学因制征效因n点制意)子应子义)
发重组； ③断裂后形成单链3‘游离端，后者侵
入到双链DNA内，寻找同源区域并 配对结合，产生短的链置换区； ④断裂单链游离端彼此交换，每条链 与另一对应链连接，形成Holliday 中间体
9
⑤ 通 过 RuvA和 RuvB 引发分支迁移，产生 异源双链DNA； ⑥通过RuvC形成拆分 口 ， 将 四 链 DNA 复 合 体按不同方向拆分， 形成片段重组体和拼 接重组体。
选择
1、紫外线照射对DNA分子的损伤主要是: ( D )
A.碱基替换； B.磷酸酯键断裂； C.碱基丢失； D.形成共价连接的嘧啶二聚体。
DNA 转座
2. 转座子的遗传学效应
① 转座引起插入突变 ② 转座产生新的基因 ③ 转座产生的染色体畸变 ④ 转座引起的生物进化.
3. 转座子的应用
研究基因的功能 基因克隆和序列测定
本节重点： 1 转座子的概念 2 原核生物转座子的分类 3 转座引起的遗传学效应 4 转座类型
DNA transposable element
冷落四十年的转座子理论
1983年,美国遗传学家巴巴拉．麦克林托 克（B．McClintock）由于发现了可移动 的遗传物质，被授予诺贝尔医学奖。 人们把麦氏的成就比之为一百年前另一 位伟大的遗传学家孟德尔的成就。
研究玉米
玉米是经典遗传学研究中采用的一个理想 的供试对象。因为它的籽粒和叶子有颜色 变化。这种颜色变化是由遗传结构的基本 改变引起的。 为了探究遗传机构变化的内在机制，麦克 林托克年复一年地在田间仔细地观察玉米 籽粒和玉米叶子的颜色发生的一代又一代 的复杂变化；然后，将采下的材料带回实 验室，观察玉米染色体的断裂和重组情况。
P（母）x P（父）， M（母）x M（父）， （ （ （ （ P（母）x M（父）：F1正常； （ 正常； （ P（父）x M（母）： F1不正常 （ （
无转座，后代可育
转座，后代劣育
无转座，后代可育
P因子与杂种劣育
三、玉米的转座子
1932年，美国玉米遗传学家B.McClintock发现玉 年 美国玉米遗传学家 发现玉 米籽粒色斑不稳定遗传现象， 米籽粒色斑不稳定遗传现象，于1951年，第一 年 次提出转座因子的概念。 次提出转座因子的概念。 糊粉层颜色： 糊粉层颜色： A C R 花色素 颜色 红 I/Ds：解离因子 ： Ac：激活因子 ： Pr 紫 I/Ds 抑制因子 解离因子
《遗传学转座》课件
转座技术在基因工程中的应用
基因转移
发现如何利用转座技术实现基因在不同个体间的转移与定位。
遗传改良
揭示转座技术如何为农业和养殖业的遗传改良提供新的手段与策略。
基因治疗
了解转座技术在基因治疗领域中的应用，并探索其未来发展潜力。
感谢大家的聆听！
希望通过今天的分享，大家对遗传学转座有了更深入的了解。转座作为一项 重要的遗传现象，对生命科学和生物技术研究具有重要意义。期待在将来与 大家进行更多的交流与探讨！
《遗传学转座》PPT课件
感谢大家的到来！今天我们将深入探讨遗传学转座的定义与原理，以及转座 元件与转座体的结构与功能。让我们一同探索转座在真核生物中的应用与意 义，以及转座体的识别与控制。准备好了吗？让我们开始吧！
转座体的插入与剔除机制
插入机制
了解转座体如何插入宿主基因组，破坏正常基因功 能，并导致突变。
基因剔除
揭示转座体在基因敲除中的应用，如何通过控制转 座体插入来实现针对性的基因剔除。
转座体的稳定性与优化
1
表型稳定
探究如何通过调控转座体在宿主基因组中的稳定性，确保持久的表型表达。
2
遗传适应
了解转座体在不同环境条件下的优化，以提高其适应性和功能性。
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ遗传变异
揭示转座体如何参与遗传变异，为物种进化和适应性的产生提供驱动力。
分子生物学课件 第五章 DNA转座
六 原核生物的转座
二 转座子的分类
• 插入型序列：IS 最简单的转座子，不含任何宿主基因。末端具有 反向重复序列，转座时造成宿主靶位点DNA正向重 复 750-40000bp，组成：两端反向重复序列+转位酶 基因（启动子在两端反向重复序列中） ※转座时复制宿主靶点DNA（4-15bp），两端形成 重复区：12-34 43-21反向重复序列
第五章 DNA转座
重点 转座子定义及发现，两类转座子，转座 机制，Tna家族及其他，遗传效应
一 几个定义
1.转座：由可移位因子介导的遗传物质重排现象, 转座子在基因组上从一个位置转移到另一 位置的过程 2.转座子：基因组中可移动的DNA序列（可移位因 子），是可自主复制和移位的基本单位 （含转座酶必需基因、复制相关基因） 3.转座的发现：由McClintock于20世纪40年代在玉 米遗传学研究时发现的
玉米中的转座子（两控制系统）
– Ac-Ds系统 – Spm-dS种不 育，非复制型）
三 转座机制 • 复制型：TnA类 转座子复制，得到拷贝移动（转座）
• 非复制型： IS、Mu、Tn5序列等 原始转座子直接移位（转座）
• 转座过程：
限制性内切酶切开靶序列
• 复合型转座子：一类带有某些抗药性基 因（或其它宿主基因）的 转座子。其两翼往往是两 个相同或高度同源的IS序 列。（转录酶基因+抗药基 因+两端IS序列）
形成：IS插入某功能基团两端形成 特点：两翼IS只能与两基因成复合体一起移动，转座 能力由IS决定
※TnA家族：两翼有38bp的反向重复序列（IR）。 无IS，体积大（5000bp以上），带三 基因：1个β内酰胺酶编码基因+2个转 录必需基因
《DNA转座》课件
转座子可以影响免 疫系统，影响癌症 的免疫逃逸
转座子可以引起基因突变，导致遗传性疾病的发生 转座子可以影响基因表达，导致遗传性疾病的发生 转座子可以改变基因序列，导致遗传性疾病的发生 转座子可以影响基因功能，导致遗传性疾病的发生
转座子的应用前景
基因编辑：通过转座子实现基因的 精确编辑和修改
转座子激活：转座 子从原位点转移到 新位点的过程
基因组重排：转座 子插入新位点后， 对基因组造成的结 构变化
转座子插入新位点 后，可能引起基因 突变、基因表达改 变等现象
转座子插入新位点 后，可能引起染色 体重排、染色体易 位等现象
转座子是基因组变异的重要来源 转座子可以改变基因的位置和表达 转座子可以产生新的基因和功能 转座子可以影响基因组的结构和稳定性
转座子是一种可以在基因组 中移动的DNA序列
转座酶基因负责转座子的移 动和插入
转座子序列包含转座酶基因和 其他功能元件，如启动子、终
止子和调控序列
复制机制：转座子通过复制自身DNA序列，形成新的转座子 移动机制：转座子通过剪切和粘贴的方式，将自己插入到新的基因组位置 转座酶：转座子复制和移动的关键酶，负责切割和粘贴DNA序列 转座子的功能：转座子可以改变基因表达，影响生物体的性状和功能
基因工程：通过转座子进行基因工 程，提高生物的抗病性和产量
添加标题
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添加标题
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基因治疗：利用转座子进行基因治 疗，治疗遗传性疾病
生物技术：利用转座子进行生物技 术研究，提高生物技术的应用效果
研究基因的起源和进化 研究物种间的遗传关系 研究基因的迁移和扩散 研究基因的功能和调控机制
列
转座子可以在 基因组中移动
并插入新的 DNA序列
DNA的转座(DNA transposition)【精选-PPT】
2）特点： ♣ 不必借助同源序列就可移动的DNA片段，即转座作
用与供体和受体之间的序列无关。 ♣ 原核生物和真核生物均有转座子。 ♣ 转座序列可沿染色体移动，甚至在不同染色体间跳
跃。
3）种类与特点
（1） 两种类型： A 简单转座子（simple transposon） 或（插入序列 insertion sequence IS ） B 复合转座子（composite transposon）
转座酶
38bp regulator β- 内酰胺酶
b）两端重复序列为IS的复合转座子
e.g. IS插入到功能基因两端，可能形成复合转座因子
其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列， 表明IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生 复合转座子。一旦形成复合转座子，IS序列就不能 再单独移动，因为它们的功能被修饰了，只能作为 复合体移动。
Ac-Ds转座元件结构示意图。右边示Ac及Ds元件的单链DNA末端反向重复 配对所形成的茎环结构，这种结构可能对转座有意义
由于缺失转座酶，Ds因子不能自主移动，因此Ds因 子是非自主移动的受体因子(dissociator)，而Ac则为自主 移动的调节因子(activator )，Ds的转座依赖于Ac元件的存 在。
IS
IS
IS
transposition
IS L
IS R
臂
中心区
臂
♣ 两侧的IS既可以是 IR，又可以是DR状态 （IR多）
♣ 当两个IS组件相同 时，其中任一个都可 行使转座功能
♣ 不同时，主要依 靠一个
2、转座噬菌体 Mu phage （巨型转座子 ） 以E.coli为寄主的温和型噬菌体（溶源、裂解）
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
DNA的重组与转座PPT课件
DNA的重组与转座
7
➢细菌的接合作用（Bacterial Conjugation) Sex pillus
Extra genetic material
Genome of the recipient
F-factor for cleavage the circular DNA
DNA的重组与转座
8
▪ Transformation
Ruv A (DNA 重组与修复蛋 白）
RuvB
rec F
与双链DNA和单链DNA结合
rec O
促进互补的单链DNA的复性
rec R
参与DNA的修复与重组
recB, rec C, 1.依赖于ATP的外切酶的活性；
rec D
2.可被ATP增强的内切酶的活性；
3. ATP依赖的解旋酶的活性。
ruv A
DNA解旋酶。特异的作用于Holliday衔接点，并与RuvB 相互作用，促进Ruv A 及RuvB沿着DNA链移动及双链 DNA的解旋。
DNA的重组与转座
26
➢转座引起的遗传学效应
1.引起插入突变 2.在插入位置染色体DNA重排而出现新基因 3.影响插入邻近基因的表达，使宿主表型改变 4.转座子插入染色体后引起两侧染色体畸形
DNA的重组与转座
27
➢真核生物的转座因子(The Transposable element in Eukaryote)
DNA的重组与转座
1
同源重组（Homologous recombination）
同源重组:在有相同或近于相同碱基序列（75bp以上） 的DNA分子之间的遗传交换，发生在减数分裂过程。
同源重组具备的条件： 1）两条同源双链DNA分子紧密结合； 2）两个DNA链上同一个部位的单链断裂
分子生物学 第五章 DNA的转座
Transposons cause rearrangement of DNA
Reciprocal recombination between inverted repeats inverts the region between them.
转座子引起的染色体DNA倒位 倒位 转座子引起的染色体
5.4 某些常见的转位子
5.4.3 TnA家族 家族
TnA家族都是比较大的转座子（-5kb以上）， 家族都是比较大的转座子（ 以上）， 家族都是比较大的转座子 以上 其特点是两端不含IS， 其特点是两端不含 ，但含有独立的转位酶基 因和抗药性基因。 因和抗药性基因。TnA家族包括许多类似的转 家族包括许多类似的转 位子。它们的一般结构均相类似， 位子。它们的一般结构均相类似，但有不同的 遗传标记(genetic markers)。 遗传标记 。
所产生的转位因子游离端于是和靶序列的游离端相连接这样就将两个dna分子连接起来即靶序列两端各有一条链和原转位因子的一个游离端相连
第五章
Transposon
DNA的转 DNA的转座
A DNA sequence able to insert itself at a new location in the genome (without any sequence relationship with the target locus).
转座子（Transposon,Tn）是存在于染色体 DNA上可自主复制和位移的基本单位。 转座子分两大类： 插入序列（insertional sequence,IS） 复合型转座子
5.1.1 插入序列 插入序列(insertional sequence,IS)
插入序列对插入点后的基因产生极性效 应。 插入序列的发现：
第五节DNA的转座Transposons
推测相同 有 2.5%的差异 1 bp 的改变
组件的功能
二者皆有功能
预计有功能 有功能 无功能 有功能 无功能
3、TnA家族
两端不含IS、转座酶基因、解离酶基因（调节基因）、抗生素基因
IR 38
tnpA 3066
转录单位
res
19
tnpR 558
IR
amp R
861
38
tnpA
GUA
Ⅰ
Ⅱ
-58
0
Ⅲ
转座结果产生5bp的正向重复 序列
2、非复制模型转座模式
供体上最终产生双链断裂，阻止复制形成。不能形成共合体。 供体位点如不能被修复则有致死效应
转座酶结合在 Tn 两端 转座子末端被交错剪切
+
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。
转座酶识别并切割转座子的两端和靶序列，具有特异性。 解离酶还有调控tnpA基因tnpR基因转录的阻遏蛋白活性。 内部解离序列（res位点)： tnpR蛋白质是通过与res位点的结合 而行使解离功能的。
三．转座作用机制
1. 复制型转座DNA转座子 2. 非复制型转座
1、复制型转座模式
实质：转座子元件被复制并被移动到受体位点，最终转座过程扩 增了转座子的拷贝（供、受点）
5、DNA复制时在前导链上DNA沿5’-3’方向合成，在滞后链上 则沿3’-5’方向合成。（ ）
6、DNA的复制需要DNA聚合酶和RNA聚合酶（ ）
7、核小体是由H2A、H2B、H3、H4各两个分子生成的（ ） 和由大约200bp DNA组成的。八聚体在中间，DNA分子盘绕在 外，而（ ）则在核小体的外面。
分子生物学--DNA的重组与转座幻灯片
靶位点长度一般为5-9bp，形成5-9bp的同向重复。
Transposition ( 转座作用）
IS element
转座酶 在宿主 DNA上 切割
IS插入缺口后 形成同向重复
2、复合转座子：较大，由两个重复序列夹着中是IS，可从一个位点转座到另一个位点，或从一个复 制子转座到另一个复制子。
• 所有的转座子都有两个构造特征：其一两端有20-40bp的反向重
复序列；其二转座子的中间具有编码转座酶的基因，这种酶催化
转座子插入新的位置。
• 转座子的共性：1、两端都有反向重复序列
•
2、具有编码转座酶的基因，催化转座子插入新的位点
原核生物的转座 〔一〕转座子的类型和构造特征 1、简单转座子，即插入序列〔insertion sequence, IS〕。IS
〔二〕转座子的转座机制 转座子都是具有编码与转座作用有关的酶———转座酶，
而转座子的末端大多数都是反同重复序列。其转座机制为： 在转座酶的作用下，在转座子两端和靶位点产生切口，所形成 的突出单链末端与转座子两端 的反向重复序列相连，然后由 DNA聚合酶填补缺口，连接酶封闭切口。
转座作用的机制分为三种类型： 复制型转座：留一个，转一个 非复制型转座：直接转移 保守型转座：为另一种非复制型转座，转座 过程中，转座子从供体位点切除，插入到靶 位点，其中每一个核苷酸都被保存下来。
Specialized recombination involves breakage and reunion at specific sites
Figure 14.21 Staggered cleavages in the common core sequence of attP and attB allow crosswise reunion to generate reciprocal recombinant junctions.
Transposition ( 转座作用）
IS element
转座酶 在宿主 DNA上 切割
IS插入缺口后 形成同向重复
2、复合转座子：较大，由两个重复序列夹着中是IS，可从一个位点转座到另一个位点，或从一个复 制子转座到另一个复制子。
• 所有的转座子都有两个构造特征：其一两端有20-40bp的反向重
复序列；其二转座子的中间具有编码转座酶的基因，这种酶催化
转座子插入新的位置。
• 转座子的共性：1、两端都有反向重复序列
•
2、具有编码转座酶的基因，催化转座子插入新的位点
原核生物的转座 〔一〕转座子的类型和构造特征 1、简单转座子，即插入序列〔insertion sequence, IS〕。IS
〔二〕转座子的转座机制 转座子都是具有编码与转座作用有关的酶———转座酶，
而转座子的末端大多数都是反同重复序列。其转座机制为： 在转座酶的作用下，在转座子两端和靶位点产生切口，所形成 的突出单链末端与转座子两端 的反向重复序列相连，然后由 DNA聚合酶填补缺口，连接酶封闭切口。
转座作用的机制分为三种类型： 复制型转座：留一个，转一个 非复制型转座：直接转移 保守型转座：为另一种非复制型转座，转座 过程中，转座子从供体位点切除，插入到靶 位点，其中每一个核苷酸都被保存下来。
Specialized recombination involves breakage and reunion at specific sites
Figure 14.21 Staggered cleavages in the common core sequence of attP and attB allow crosswise reunion to generate reciprocal recombinant junctions.
转座子和逆转座子PPT.
插入序列转座后常导致靶位点的重复。 右手把电话拿起来，至于讲话的程序和内容都无可挑剔，但就是这个细节，让他们一个一个被淘汰了。 ➢ When an IS element transposes, a sequence of host DNA at the site of insertion is duplicated.
Composite transposon is designated by Tn, followed by a number.
四环素
16
氯霉素
卡拉霉素 四环素
17
复合转座子特点：
一些复合转座子两端的IS序列完全相同的， 如Tn9和Tn903。
➢ In some cases, IS modules are identical, such as Tn9 (direct repeats of IS1) or Tn903 (inverted repeats of IS903).
sequences not directly related to transposition.
7
1.插入序列 (Insertion sequences，IS)
不含任何宿主基因的可转位的 DNA序列，是最简单的转座因子。
8
插入序列的结构 The structure of IS element
9
正向重复序列 反向重复序列
➢ Simple transposable elements which carry only the information reຫໍສະໝຸດ uired for movement.
复合转座因子：除了含有与转座相关的基因外还有其它
基因（如抗生素抗性基因）。 ➢ Complex transposable elements which contain DNA
Composite transposon is designated by Tn, followed by a number.
四环素
16
氯霉素
卡拉霉素 四环素
17
复合转座子特点：
一些复合转座子两端的IS序列完全相同的， 如Tn9和Tn903。
➢ In some cases, IS modules are identical, such as Tn9 (direct repeats of IS1) or Tn903 (inverted repeats of IS903).
sequences not directly related to transposition.
7
1.插入序列 (Insertion sequences，IS)
不含任何宿主基因的可转位的 DNA序列，是最简单的转座因子。
8
插入序列的结构 The structure of IS element
9
正向重复序列 反向重复序列
➢ Simple transposable elements which carry only the information reຫໍສະໝຸດ uired for movement.
复合转座因子：除了含有与转座相关的基因外还有其它
基因（如抗生素抗性基因）。 ➢ Complex transposable elements which contain DNA
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DNA的转座（DNA transposition）【精选-PPT】
1、转座成分概述
1）转座子(元)或转座元件 (transposon or transposable element): 即能够反复插入到基因中许多位点的特殊DNA片段，
它们可从一个位点转移到另一个位点，从一个复制子到另 一个复制子。（在转移时原来位置上的这些结构依然存在 或不存在）。
另一种非 复制型。与λ整 合机制相似其 转座酶与λ整合 酶家族有关。
5）TnA转座模式
♣ 复制型转座 转座酶(tnpA)、 解离酶(tnpR)
♣ 解离酶需要特异的内部 位点
双重功能：解离功能
tnpA及自身的阻遏物
♣ 拆分位点 –res 共合体拆分位点
♣ 转座结果产生5bp 的正向重复序列
● 转座的特点
转座酶
38bp regulator β- 内酰胺酶
b）两端重复序列为IS的复合转座子
e.g. IS插入到功能基因两端，可能形成复合转座因子
其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列， 表明IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生 复合转座子。一旦形成复合转座子，IS序列就不能 再单独移动，因为它们的功能被修饰了，只能作为 复合体移动。
转座结束后，靶DNA发生一个整向重复序列。
2）复制型转座模式（replicative transposition）
转座子作为可移动的元件被复制，一个拷贝保留在供 体原来的部位不变；另一个拷贝则插入到受体的位点上， 结果供体和受体都有一个转座子的拷贝。
需两种酶： 转座酶(transposase)：作用于靶位点和原来转座子两端。 解离酶(resolvase)：作用于复制后的拷贝。
a) 不依赖供体序列与靶位点间序列的同源性 b) 转座不是简单的转移，涉及转座子的复制 c) 转座插入的靶位点并非完全随机（插入专一型）
Hotspots (热点) Regional preference ( 在3kb区域内的随机插入) d) 某些转座因子（Tn3）对同类转座因子的插入具有排他性 （免疫性）
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
Mu的插入途径
a） 侵入的Mu在溶源化 过程中任意插入寄DNA
（2） 特征： a）两端有20～40bp的反向重复序列(IR) b）具有编码转座酶（transposase）的基因 c）复合转座子除转座酶基因外还有1—数个基因。 d）转座酶催化转座子插入新位点。
A 插入序列
♣ 最简单，是细菌染色体、质粒和某些噬菌体的 正常组分，是一个自主的单位，每种IS均编码自身 转座所需的蛋白质。
♣ 命名： IS＋编号（鉴定类型） 长度 700～2000bp
• 每种IS元件具有不同序列，但有共同的组织形式 插入序列IS1的结构
B 复合转座子 ♣ 表示法：通常以Tn和后面加上数码表示，
如Tn903。 ♣ 结构: a. 除有转座酶基因外还有其它表型基因，
如：抗药基因，使宿主具表性效应。 b. 两侧有重复序列。 c. 有的转座子的重复顺序就是IS。 ♣ 功能：和 IS 一样可以从一个位点转座到另一个位点。
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
3、转座子的转作机制与模式
1）转座的一般模式
转座子插到新的位点上，靶DNA上产生交错切口， 所形成的单链末端与转座子两端的反向重复序列相连， 由DNA聚合酶填补缺口，DNA连接酶封闭切口。
过程
a) 共合体形成 切口－连接－复制
b) 拆分
靶位点的DR形成
3） 非复制型转座（nonreplicative transposition)
转座子从供体一个位点转移到受体新位点处，供体 位点留下缺口，受到损伤（严重时致死）或宿主修复系 统识别修复。
只需转座酶
4） 保守型复制（conservative transpositionJ)
Tn1681
IR IS1
大肠杆菌热稳
IR 定毒素I 基因 IR
552 bp
IR IS1
复合转座子结构示意图
♣ 两种类型 2.5 kb
20 kb
a) Tn / TnA family
l 具有IR、转座酶基因、 调节基因（解离酶）、 抗抗生素基因
Tn3 ILeabharlann TnpATnpR AmpR IR
38bp
e) 靶序列在转座因子两侧会形成正向重复
f) 转座因子的切除与转座将产生复杂的遗传学效应
4、转座子转座频率的调控 ♥ 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
1）、Tn10转座机制
♥ Tn10为复合型转座子 ♥ IS10R元件提供转座酶活性-----合成转座酶的序列 ♥ Tn10转座酶水平是控制转座的关键
♥ 有两种控制转座的方式
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 向右转录宿主DNA
IS
IS
IS
transposition
IS L
IS R
臂
中心区
臂
♣ 两侧的IS既可以是 IR，又可以是DR状态 （IR多）
♣ 当两个IS组件相同 时，其中任一个都可 行使转座功能
♣ 不同时，主要依 靠一个
2、转座噬菌体 Mu phage （巨型转座子 ） 以E.coli为寄主的温和型噬菌体（溶源、裂解）
2）特点： ♣ 不必借助同源序列就可移动的DNA片段，即转座作
用与供体和受体之间的序列无关。 ♣ 原核生物和真核生物均有转座子。 ♣ 转座序列可沿染色体移动，甚至在不同染色体间跳
跃。
3）种类与特点
（1） 两种类型： A 简单转座子（simple transposon） 或（插入序列 insertion sequence IS ） B 复合转座子（composite transposon）
1、转座成分概述
1）转座子(元)或转座元件 (transposon or transposable element): 即能够反复插入到基因中许多位点的特殊DNA片段，
它们可从一个位点转移到另一个位点，从一个复制子到另 一个复制子。（在转移时原来位置上的这些结构依然存在 或不存在）。
另一种非 复制型。与λ整 合机制相似其 转座酶与λ整合 酶家族有关。
5）TnA转座模式
♣ 复制型转座 转座酶(tnpA)、 解离酶(tnpR)
♣ 解离酶需要特异的内部 位点
双重功能：解离功能
tnpA及自身的阻遏物
♣ 拆分位点 –res 共合体拆分位点
♣ 转座结果产生5bp 的正向重复序列
● 转座的特点
转座酶
38bp regulator β- 内酰胺酶
b）两端重复序列为IS的复合转座子
e.g. IS插入到功能基因两端，可能形成复合转座因子
其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列， 表明IS序列插入到某个功能基因两端时就可能产生 复合转座子。一旦形成复合转座子，IS序列就不能 再单独移动，因为它们的功能被修饰了，只能作为 复合体移动。
转座结束后，靶DNA发生一个整向重复序列。
2）复制型转座模式（replicative transposition）
转座子作为可移动的元件被复制，一个拷贝保留在供 体原来的部位不变；另一个拷贝则插入到受体的位点上， 结果供体和受体都有一个转座子的拷贝。
需两种酶： 转座酶(transposase)：作用于靶位点和原来转座子两端。 解离酶(resolvase)：作用于复制后的拷贝。
a) 不依赖供体序列与靶位点间序列的同源性 b) 转座不是简单的转移，涉及转座子的复制 c) 转座插入的靶位点并非完全随机（插入专一型）
Hotspots (热点) Regional preference ( 在3kb区域内的随机插入) d) 某些转座因子（Tn3）对同类转座因子的插入具有排他性 （免疫性）
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
Mu的插入途径
a） 侵入的Mu在溶源化 过程中任意插入寄DNA
（2） 特征： a）两端有20～40bp的反向重复序列(IR) b）具有编码转座酶（transposase）的基因 c）复合转座子除转座酶基因外还有1—数个基因。 d）转座酶催化转座子插入新位点。
A 插入序列
♣ 最简单，是细菌染色体、质粒和某些噬菌体的 正常组分，是一个自主的单位，每种IS均编码自身 转座所需的蛋白质。
♣ 命名： IS＋编号（鉴定类型） 长度 700～2000bp
• 每种IS元件具有不同序列，但有共同的组织形式 插入序列IS1的结构
B 复合转座子 ♣ 表示法：通常以Tn和后面加上数码表示，
如Tn903。 ♣ 结构: a. 除有转座酶基因外还有其它表型基因，
如：抗药基因，使宿主具表性效应。 b. 两侧有重复序列。 c. 有的转座子的重复顺序就是IS。 ♣ 功能：和 IS 一样可以从一个位点转座到另一个位点。
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
3、转座子的转作机制与模式
1）转座的一般模式
转座子插到新的位点上，靶DNA上产生交错切口， 所形成的单链末端与转座子两端的反向重复序列相连， 由DNA聚合酶填补缺口，DNA连接酶封闭切口。
过程
a) 共合体形成 切口－连接－复制
b) 拆分
靶位点的DR形成
3） 非复制型转座（nonreplicative transposition)
转座子从供体一个位点转移到受体新位点处，供体 位点留下缺口，受到损伤（严重时致死）或宿主修复系 统识别修复。
只需转座酶
4） 保守型复制（conservative transpositionJ)
Tn1681
IR IS1
大肠杆菌热稳
IR 定毒素I 基因 IR
552 bp
IR IS1
复合转座子结构示意图
♣ 两种类型 2.5 kb
20 kb
a) Tn / TnA family
l 具有IR、转座酶基因、 调节基因（解离酶）、 抗抗生素基因
Tn3 ILeabharlann TnpATnpR AmpR IR
38bp
e) 靶序列在转座因子两侧会形成正向重复
f) 转座因子的切除与转座将产生复杂的遗传学效应
4、转座子转座频率的调控 ♥ 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
1）、Tn10转座机制
♥ Tn10为复合型转座子 ♥ IS10R元件提供转座酶活性-----合成转座酶的序列 ♥ Tn10转座酶水平是控制转座的关键
♥ 有两种控制转座的方式
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 向右转录宿主DNA
IS
IS
IS
transposition
IS L
IS R
臂
中心区
臂
♣ 两侧的IS既可以是 IR，又可以是DR状态 （IR多）
♣ 当两个IS组件相同 时，其中任一个都可 行使转座功能
♣ 不同时，主要依 靠一个
2、转座噬菌体 Mu phage （巨型转座子 ） 以E.coli为寄主的温和型噬菌体（溶源、裂解）
2）特点： ♣ 不必借助同源序列就可移动的DNA片段，即转座作
用与供体和受体之间的序列无关。 ♣ 原核生物和真核生物均有转座子。 ♣ 转座序列可沿染色体移动，甚至在不同染色体间跳
跃。
3）种类与特点
（1） 两种类型： A 简单转座子（simple transposon） 或（插入序列 insertion sequence IS ） B 复合转座子（composite transposon）