DNA的复制、修复和重组

F因子
• 化学本质是DNA • 以自主状态存在 或整合到细菌的染色体上 • 可在细菌细胞间转移并传递遗传物质
5’
性导(sexduction)与F΄因子
2、细菌的遗传转化（ transformation）
——细菌吸收外源DNA而发生遗传性状的改变 特点：
（1）感受态与感受态因子
细菌能从环境吸收DNA的生理状态 主要受感受态因子(蛋白)影响 感受态一般出现在细菌对数生长后期，可以诱导或加强 感受态
拼接重组体
片段重组体
产生3’单链末端
DNA修复
（二）细菌的基因转移与重组
1、细菌的接合作用（conjugation）
——遗传物质从供体(donor)转移到 受体(receptor)的重组过程。
供体细胞：雄性 受体细胞：雌性 接合质粒：编码接合相关蛋白（如性菌毛）
致育因子（fertility factor）、F因子、性因子
（一）细菌的转座因子
1、插入序列（Insertion Sequence，IS） ——是简单转座模序 只编码起始自己转座的蛋白 转座频率各异 结构特点： 两侧末端为倒转重复序列（inverted repeats） 旁侧为宿主DNA短正向重复序列
2、转座子 ——带有编码转座功能酶的基因 及抗性（或其他标记）基因 组合因子：插入序列标记基因插入序列 两类结构 复合因子：
• 当其转导并整合到受体菌中，使受体菌获得供体 菌的某些遗传性状。 ——所转导的只限于供体菌上个别的基因
普遍性转导与局限性转导的区别
区别要点 转导发生的时期
转导的遗传物质 转导的后果
普遍性转导 裂解期
局限性转导 溶原期
供体菌DNA任何 噬菌体及供体 部位或质粒 菌特定部位DNA 完全转导或 流产转导 较低 受体菌获得供 体菌DNA特定部 位的遗传特性 增加1000倍
χ (chi)—sequence 具有物种，基因和genome seq.的特异性
in E.coli genome 1000 chi-seq. chi RecBCD 再螺旋
DNA解旋
4-6bp
OH
RecA-p
只要在入侵单链和双链之间有自由的末端 RecA即可促进单链的同化
分支迁移
4、RuvAB复合物——置换RecA
复 标记基因 转座酶基因 反向重复解离酶基因 反向重
组合转座子结构
转座酶识别
3、转座过程
形成中间体
• 复制型转座（replicative transponsition）
• 非复制型转座（nonreplicative transponsition）
（2）供体DNA与受体细胞结合
结合发生在受体细胞特定部位
对供体DNA片段有一定要求
结合过程是一个可逆过程
（3）DNA摄取及整合 结合点饱和后，细菌开始摄取外源DNA 多为单链摄入，另一条链在膜上降解
3、细菌的转导（ transduction） ——细菌基因通过噬菌体而转移
4、细菌的细胞融合 ——细胞质膜融合发生的基因转移与重组
烈性噬菌体
温和噬菌体
普遍性转导（generalized transduction）
• 完全转导
整合
• 流产转导
未整合
局限性转导（restricted transduction）
• 特异性转导
• 溶原期时噬菌体DNA整合在细菌染色体特定部位， 噬菌体DNA发生偏差分离，将自身一段DNA留在细 菌染色体上，而带走了细菌DNA上的基因。
转导频率
（三）重组有关的酶
1、chi 位点
• 保守的8碱基非对称序列
• 大肠杆菌DNA每5-10Kb自然发生一次 • 被recBCD酶所识别 • 刺激重组——重组热点
2、recBCD酶
• 解旋酶活性：在SSB存在时解开双螺旋 • ATP酶活性 • 核酸外切酶活性 • 核酸内切酶活性 ——产生DNA单链
RecBCD从一端
靠近Chi位点
在移动中降解DNA
在Chi位点3’ 4-6bp 行使内切酶活性
丢掉RecD 只保留解旋酶活性
3、RecA
有两种不同的活性形式 • SOS反应中的蛋白酶活性 • 促进单链DNA和双链分子中互补链配对 （单链置换双链中的同源链） 单链吸收/单链同化 Single-strand assimilation
宿主编码
整 合 反 应
• Xis蛋白：改变DNA结构，使其对整合呈惰性 参与切除反应
交错7bp切开DNA
（二）鼠伤寒沙门氏菌的鞭毛相变 （三）免疫球蛋白基因的重排
三、转座重组
转座子（transposon） ——可以发生转座的DNA
•转座元件本身可导致： 序列的缺失、插入以及将宿主序列转到新位点 •同源便携区（portable region of homology） ——为重组提供底物位点 •对表型有积极/消极的作用（Selfish DNA）
（原噬菌体）
整合在附着位点（attachment sites）上发生
特异位点重组的结果
倒位
切除
• 特异的重组位点—附着位点 细 菌∽attB，由BOB’组成 噬菌体∽ attP，由POP’组成 O称为核心序列、B、P称为臂
• 重组酶——λ整合酶（integrase，Int） 非细菌重组所必需 噬菌体编码 • 整合宿主因子（integration host factor，IHF）
第三十五章 DNA的重组
一、同源重组(homologous
recombination)
• 发生在同源序列之间、非特异性重组 • 交换区具有相同或相似的序列 两个DNA分子 相同的部位
不同部位（异位重组） • 重组酶——涉及到双螺旋的断裂、修复、 连接和重组体的释放
中心环节
（一）同源重组的分子模型 —Holliday模型
• RuvA（四聚体） 识别Holliday连接体的结构 在交换点处与DNA四条链结合 • RuvB（六聚体） ATP酶，有解旋酶活性 ——为分支迁移提供动力
5、RuvC
• 核酸内切酶 • 切开Holliday连接体 • 识别不对称位点ATTG
Baidu Nhomakorabea
二、特异位点重组
（一）λ噬菌体DNA的整合与切除 1、 λ噬菌体DNA的物理状态 裂解phage： 为独立分子形式 切除 整合 在受侵染细菌中为环状 溶原状态： 是细菌染色体的整合部分