第七章微生物中的转座因子
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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)
第七章微生物中的转座因子
1.复合转座子
复合转座子是由两个完全相同或类似的插入序列IS和某种抗 药性基因组成的复合因子，IS作为Tn的两个臂或称两个末端， 两个IS在Tn中做正向或反向排列。在这类转座子中，IS可以 带动整个Tn的转座，也可单独进行转座。
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。
第七章微生物中的转座因子
根据转座因子的转座机理，将转座因子分为两类： 第一类是DNA转座子(DNA transposon)，其转座过程是 从DNA→DNA，这类转座因子存在于原核生物和真核生物 中，如细菌的转座子和插入序列； 第二类是反转座子(retrotransposon)，其转座过程是以 RNA为中间体，即从DNA→RNA→cDNA → DNA转座。
命名：根据发现的先后或发现人的意愿，其命名是在IS后 面用阿拉伯数字，如在大肠杆菌中几个不同的IS拷贝被命名 为IS1、IS2、IS3等等。每一种类型的IS因子都有它自己特 征性的反转重复序列。
第七章微生物中的转座因子
插入序列的结构有以下3个特点：
① 在IS的两端含有长度为10～40bp反向重复序列 （inverted repeat sequence，IR），两端的反向重复序列 在IS的切割和DNA链转移中起作用。
Tn5 5700bp
CamR Tn9 2638bp
TetR Tn10 9300bp
IS1 IS10
第七章微生物中的转座因子
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） 转座噬菌体（Mu） 接合型转座子
第七章微生物中的转座因子
一、插入序列
插入序列也称IS因子，它是最简单的转座因子。 IS因子的 长度一般为0.7-2.5 kb。
1bp差异
相同 相同 相同
完整功能 功能减弱
完整功能 无功能
都有功能
都有功能
都有功能
G-细菌
G-细菌
G-细菌 G-细菌 G-细菌
上表是一些复合转座子的基本特征，可以看出，Tn9、 Tn903和Tn1681中两个IS完全相同，而Tn10的左臂 (1S10L)和右臂(IS10R)之间有2.5％的碱基序列差异， 不过IS10L和IS10R的末端反向重复序列是完全相同的。
6-10
5
4-13
3-4
5-6
11或12
1-2
4
11-12
第七章微生物中的转座因子
二、细菌转座子
几乎就在发现IS因子的同时，微生物学家和遗传学家注意 到细菌中某些对抗抗生素的基因能从一种DNA分子转移到 另一种DNA分子。因此，将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)。 Tn与IS的主要区别是携带与转座无关的药物抗性或其他特 性的基因。Tn一般具有抗生素抗性的基因，因为这些基因 容易鉴别，故研究得较为广泛和深入。
第七章微生物中的转座因子
转座子结构示意图：（A）为Tn5，在两个相向反转重复序列之间含有抗 Km、抗Ble、抗Str的基因。（B）为Tn3，在两个反向反转重复序列间 除含有编码转座酶基因外，还含有抗Ap的β-内酰胺酶基因和解离酶 （Resolvase）基因。
Tn还编码其他特性的蛋白，例如Tn951带有乳糖发酵基因； Tn1681编码胞外肠毒素(enterotoxin)，是某些大肠杆菌 菌株致肠病的因子。除此以外，不少转座子决定着细菌对汞、 镉和砷等金属离子的抗性。
② 大多数IS都含有一个编码转座酶（Transposnase 简称 Tnp）的长编码区，其启动子位于一端的反向重复序列之内， 而刚好终止于另一端的反向重复序列之前或之内。
转座酶负责识别切割转座子的两端以及在靶位点造成切口。 有些IS含有2个或2个以上的开放阅读框架，它们除编码转座 酶外，还编码用于调控转座酶活性的调节蛋白。
转座子
Tn10
Tn5
Tn903 Tn9
Tn1681
长度kb
9.3
5.7
3.1 2.5 2.08
遗传标 末端特
记
征
TetR IS10R IS10L
KanR IS50R IS50L
KanR IS903
CamR IS1
胞外肠 IS1 毒素
末端两 IS排向
反向
反向
反向 同向 反向
IS关系 IS功能 来源
2.5%差异
一般来说，一个IS结构单位能转座它本身或整个转座子。 当一个复合转座子的两个IS不同时，该转座的转座子主要 依靠其中一个IS的功能(如Tn10中的IS10R和Tn5中的 IS50R)；当两侧IS完全相同时，其中任何一个都能行使 该复合转座子转座的功能。
第七章微生物中的转座因子
IS1 （C）
IS10
第七章 微生物中的转座因子
转座因子（transposable element，TE）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。 转座因子是20世纪40Barbara McClintock在进行玉米的遗传 学研究时首先发现的，她因此而荣获了1983年度的诺贝尔奖。 尔后在细菌中得到了广泛和深入的研究。
由于插入序列不编码可检测的表型性状，因此根据 上述IS的特点，就可进行判断和鉴定。
第七章微生物中的转座因子
表：部分插入序列的特征
插入序 长度/bp 反向重复序
列
列长度/bp
IS1
768
23
IS2
1327
41
IS3
1400
38
IS4
1428
18
IS5
1195
16
靶位点长度 在染色体中
/bp
的拷贝数
9或8
第七章微生物中的转座因子
插入序列的结构，IR表示反转重复
Βιβλιοθήκη Baidu第七章微生物中的转座因子
③ 在IS插入时，在靶DNA位点产生一个短的、长度一般为39bp正向重复顺序(direct repeat sequence，DR)，分布在 IS的两侧。
IS插入目标DNA的靶序列（5bp）以及在IS两端的同向重复位点（蓝色阴影）。
复合转座子 (composite transposon) 复杂转座子 (complex transposon)
第七章微生物中的转座因子
1.复合转座子
复合转座子是由两个完全相同或类似的插入序列IS和某种抗 药性基因组成的复合因子，IS作为Tn的两个臂或称两个末端， 两个IS在Tn中做正向或反向排列。在这类转座子中，IS可以 带动整个Tn的转座，也可单独进行转座。
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。
第七章微生物中的转座因子
根据转座因子的转座机理，将转座因子分为两类： 第一类是DNA转座子(DNA transposon)，其转座过程是 从DNA→DNA，这类转座因子存在于原核生物和真核生物 中，如细菌的转座子和插入序列； 第二类是反转座子(retrotransposon)，其转座过程是以 RNA为中间体，即从DNA→RNA→cDNA → DNA转座。
命名：根据发现的先后或发现人的意愿，其命名是在IS后 面用阿拉伯数字，如在大肠杆菌中几个不同的IS拷贝被命名 为IS1、IS2、IS3等等。每一种类型的IS因子都有它自己特 征性的反转重复序列。
第七章微生物中的转座因子
插入序列的结构有以下3个特点：
① 在IS的两端含有长度为10～40bp反向重复序列 （inverted repeat sequence，IR），两端的反向重复序列 在IS的切割和DNA链转移中起作用。
Tn5 5700bp
CamR Tn9 2638bp
TetR Tn10 9300bp
IS1 IS10
第七章微生物中的转座因子
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） 转座噬菌体（Mu） 接合型转座子
第七章微生物中的转座因子
一、插入序列
插入序列也称IS因子，它是最简单的转座因子。 IS因子的 长度一般为0.7-2.5 kb。
1bp差异
相同 相同 相同
完整功能 功能减弱
完整功能 无功能
都有功能
都有功能
都有功能
G-细菌
G-细菌
G-细菌 G-细菌 G-细菌
上表是一些复合转座子的基本特征，可以看出，Tn9、 Tn903和Tn1681中两个IS完全相同，而Tn10的左臂 (1S10L)和右臂(IS10R)之间有2.5％的碱基序列差异， 不过IS10L和IS10R的末端反向重复序列是完全相同的。
6-10
5
4-13
3-4
5-6
11或12
1-2
4
11-12
第七章微生物中的转座因子
二、细菌转座子
几乎就在发现IS因子的同时，微生物学家和遗传学家注意 到细菌中某些对抗抗生素的基因能从一种DNA分子转移到 另一种DNA分子。因此，将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)。 Tn与IS的主要区别是携带与转座无关的药物抗性或其他特 性的基因。Tn一般具有抗生素抗性的基因，因为这些基因 容易鉴别，故研究得较为广泛和深入。
第七章微生物中的转座因子
转座子结构示意图：（A）为Tn5，在两个相向反转重复序列之间含有抗 Km、抗Ble、抗Str的基因。（B）为Tn3，在两个反向反转重复序列间 除含有编码转座酶基因外，还含有抗Ap的β-内酰胺酶基因和解离酶 （Resolvase）基因。
Tn还编码其他特性的蛋白，例如Tn951带有乳糖发酵基因； Tn1681编码胞外肠毒素(enterotoxin)，是某些大肠杆菌 菌株致肠病的因子。除此以外，不少转座子决定着细菌对汞、 镉和砷等金属离子的抗性。
② 大多数IS都含有一个编码转座酶（Transposnase 简称 Tnp）的长编码区，其启动子位于一端的反向重复序列之内， 而刚好终止于另一端的反向重复序列之前或之内。
转座酶负责识别切割转座子的两端以及在靶位点造成切口。 有些IS含有2个或2个以上的开放阅读框架，它们除编码转座 酶外，还编码用于调控转座酶活性的调节蛋白。
转座子
Tn10
Tn5
Tn903 Tn9
Tn1681
长度kb
9.3
5.7
3.1 2.5 2.08
遗传标 末端特
记
征
TetR IS10R IS10L
KanR IS50R IS50L
KanR IS903
CamR IS1
胞外肠 IS1 毒素
末端两 IS排向
反向
反向
反向 同向 反向
IS关系 IS功能 来源
2.5%差异
一般来说，一个IS结构单位能转座它本身或整个转座子。 当一个复合转座子的两个IS不同时，该转座的转座子主要 依靠其中一个IS的功能(如Tn10中的IS10R和Tn5中的 IS50R)；当两侧IS完全相同时，其中任何一个都能行使 该复合转座子转座的功能。
第七章微生物中的转座因子
IS1 （C）
IS10
第七章 微生物中的转座因子
转座因子（transposable element，TE）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。 转座因子是20世纪40Barbara McClintock在进行玉米的遗传 学研究时首先发现的，她因此而荣获了1983年度的诺贝尔奖。 尔后在细菌中得到了广泛和深入的研究。
由于插入序列不编码可检测的表型性状，因此根据 上述IS的特点，就可进行判断和鉴定。
第七章微生物中的转座因子
表：部分插入序列的特征
插入序 长度/bp 反向重复序
列
列长度/bp
IS1
768
23
IS2
1327
41
IS3
1400
38
IS4
1428
18
IS5
1195
16
靶位点长度 在染色体中
/bp
的拷贝数
9或8
第七章微生物中的转座因子
插入序列的结构，IR表示反转重复
Βιβλιοθήκη Baidu第七章微生物中的转座因子
③ 在IS插入时，在靶DNA位点产生一个短的、长度一般为39bp正向重复顺序(direct repeat sequence，DR)，分布在 IS的两侧。
IS插入目标DNA的靶序列（5bp）以及在IS两端的同向重复位点（蓝色阴影）。