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转座子的插入突变及转座子的应用

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转座因子

转座因子
Cam r 无
38
12 38
5
不详 5
Bacillus thuringensis
Clostridium perfringens
Streptomyces fradiae
三、细菌转座因子的插入机制、转座模型
1. 细菌转座因子的插入机制 转座因子插入到一个新的部位的通常步骤是：
(1) 在靶DNA序列两侧各一条单链上造成一个切口，切口之 间的距离决定了将来转座子两侧正向重复单位的长度。
第十章 转座因子 (Tansposable elements) 转座因子(transposable elements,TE) 是细胞中能改变自 身位置的一段DNA序列。 转座因子改变位置，如：从染色体的一个位置转移到 另一个位置，或者从质粒转移到染色体的行为称为转座。
第一个转座因子是美国遗传学家McClintock于50年代通过 对玉米遗传现象的细微研究而发现的，她称之为控制成分 (controlling elements)，因为它不仅能在基因组内不同区域转移， 而且也能改变基因的活性并引起功能改变。 1983年才获得诺贝尔奖金.
表3
一些TnA家族转座子的基本特征
转座子
长度(bp) 遗传标记 末端反向
重复(bp)
两侧靶点
来源
正向重复(bp)
来源于G- 细菌 Tn1 Tn3 Tn21 Tn501 5000 4957 19600 8200 Ampr Ampr 38 38 5 5 5 5 铜绿假单孢菌(P.aeruginosa) Salmonella paratyphi Shigella flexneri Pseudomonase aeruginosa
(2) 然后转座子插入带有与突出单链末端的切口之间，二者 共价连接起来， (3) 由此形成的两段靶序列单链区由DNA聚合酶Ⅰ或其它类 似的酶填充，再由连接酶将端口连接起来(图10-5)。 (4) 交错末端的产生和填充解释了在插入部位产生靶DNA正 向重复的原因。

分子生物学 第五章 DNA的转座

分子生物学 第五章 DNA的转座

转座作用
DNA的转座，或称移位，是由可移位因子介导 的遗传物质重排现象。
“转座”？
不十分准确，在转座过程中，可移位因子的一个 拷贝常常留在原来的位置上，在新位点出现的是 拷贝，因此，转座有别于同源重组，它依赖于 DNA的复制。 根据转座子复制与否，转座作用可分为:
单纯转移 复制转移
5.1转座子 转座子
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 。
5.4.1 Tn10 许多转位子两端的IS具有完全相同的反向 许多转位子两端的 具有完全相同的反向 或同向）重复顺序。但亦有些Tn两端 两端IS不 （或同向）重复顺序。但亦有些 两端 不 完全相同，从而引起其功能各异。例如Tn10 完全相同，从而引起其功能各异。例如Tn10 两端的IS（右侧IS10R，左侧为 两端的 （右侧 ，左侧为IS10L）即不 ） 完全相同。 完全相同。
IS10L Tn10 (9.3 kb) IS10R
IR IR
பைடு நூலகம்IR
IR IR
IR
两端的反向重复顺序长22bp。这 在IS10两端的反向重复顺序长 两端的反向重复顺序长 。 个22bp的反向重复即是转位酶所赖以识 的反向重复即是转位酶所赖以识 别的位点，因而为转位反应所必须。 别的位点，因而为转位反应所必须。由 的反向重复不完全相同， 于IS10R和IS10L的反向重复不完全相同， 和 的反向重复不完全相同 所以IS10R是Tn10转位所必须，而IS10L 转位所必须， 所以 是 转位所必须 的转位活性却仅为IS10R的1-10％（目前 ％（目前 的转位活性却仅为 的 ％（ 估计IS10R和IS10L之间约有 ％的差 之间约有2.5％ 估计 和 之间约有 异）。

转座因子

转座因子
转座因子
概述
转座因子（transposable element ），又叫可 移动因子，它是指一段特定的DNA序列， 可从原来的位置上单独复制或自动脱落下 来，经环化后再插入到染色体其他位置， 并对插入位置的附近基因产生各种遗传学 效应。
转座因子的发现和检出
首先由美国遗传学家Barbara MeClintock在玉 米中发现，并荣获1983年度诺贝尔奖。 1951年McClintock提出转（Transposition)和 跳跃基因（jumping gene)的新概念 1967年Shapiro才在E.coli中发现了转座因子 （transposable element ）
转座因子广泛存在于原核和真 核细胞中。原核生物中的转座 因子有三种类型：插入序列 （insertion sequence IS) ,转座 子（transposon,Tn) ,某些特殊 病毒（如Mu,D108)
转座子的分类举例
插入序列（IS） 最简单的转座子称为插入序列(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（DR） 略长15-25bp的反向重复序列（IR） 1kb左右的编码区，它仅编码和转座有关的 转座酶
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
转座作用的遗传效应


引起插入突变 产生新的基因 产生染色体畸变 引起生物进化
总结
制作者：吴涛，周哲，吴鑫 ，柯海强
插入序列（IS）的结构和功能
转座过程


转座酶（transposase)催化插入序列（IS）的 转座，它由插入序列（IS）编码 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。

转座子挽救法对转座子突变菌株中插入位点的定位分析

转座子挽救法对转座子突变菌株中插入位点的定位分析
维普资讯
４ 卷 ２
３ 期
微
生
物
学

报
Ｖ。ｌ ２ ４
ｏ ３
２０ 年 ６月 ０２
Ａｃ ａ Ｍ ｉ ｏ ｏｌ ｇｉ ａ ｎｉ ａ ｔ ｃｒ ｂｉ ｏ ｃ Ｓｉ ｃ
Ｊ ｅ ｕｎ
２ ０２ ０
转 座 子 挽 救 法 对 转 座 子 突 变 菌 株 中插 入位 点 的 定 位 分 析
ＫｍＥ ｒｇＲ ０ ｉ ３２２． ｎ５５ Ｔ ３１
１ ３ ＤＮＡ 操 作 ． Ｃ． ｔ ｒ ｃ ｍ ４ ５ 。ｅ １ ７ ２总 ＤＮＡ 抽 提 参 照 Ｅ ｋ ｎ ｓ等 方 ： ｄ ｉ ｍａ ｎ 去 。 质 粒 的 酶 切 降 解 、 磷 酸 脱 化 和 连 接 反 应 、 ｃ ｌ 激 转 化 等 参 照 Ｓ ｍｂ ｏ ｋ等 方 法 ； ． ｌｔｍｌｕ １ ７ ２中 引 人 古 Ｅ ｏｉ电 ａ ｒｏ Ｃ ｇ ｕａ ｃ ｍ ４ ５
１ 材 料 和 方 法
１１ ． 菌株 和 质 粒
菌 株 、 粒 及 其 相 关 特 性 见 表 １ 其 中 转 座 子 插 Ａ 突 变 菌 株 Ｇ２ 质 。 ５是 将 含 Ｔ ５ ３ ｎ ５ １的 质 粒 ｐ ＣＧ１ ４ 对 Ｃ ｌ ∞ ， １ ７ ２ 进 行 ＤＮＡ 转 化 而 筛 选 获 得 ， 得 其 表 型 变 化 与 乙 酸 ００ ０ ｇ ｕ。 儿 ４５ 测 代 谢调控 直接相关 。
根 据 实 验 要 求 ． 不 同 的 培 养 在
ＡＴ １ ５ ＣＣ ４７ ２ Ｇ２ ５ Ｈ ｍ ｉ ｓ： ｄ ｐＵＣ１ ８ ｔＧＬ ￣ ： ０￣ ｈ…
ｔ ｐ ￣ａ ｉ ｆＡＴ￣Ｃ ４ ５２ ？ ｅ ｌａ ｎ ｏ ＇ － １ ７
ｎ ｍｌｌⅢ ｒ ＣＣ ４ ２ ｋ ｅ ｉ Ｓ ｉ ｕ ｌ ａ ， ＡＴ ｆ １ ７５ ｅ ｐ￣ ｎ ｌｂ

基因转位的机制是什么原理

基因转位的机制是什么原理

基因转位的机制是什么原理基因转位是指某些DNA分子在基因组中的不同位置之间发生重新排列的现象。

基因转位可以导致基因突变、基因的重复和重组，从而对生物的进化和表现产生重要影响。

下面将从基因转位的原理、机制和影响三个方面进行详细介绍。

一、基因转位的原理基因转位的原理主要涉及转座子（transposon）的活动。

转座子是一类具有自主转座能力的DNA片段，可以在基因组中的不同位置之间移动。

转座子一般由两个重复序列（终端反转座子序列，TIR）包裹着的转座酶基因构成，其中转座酶是催化转座过程的关键酶。

转座子通过两种方式在基因组中发生转移：1. 可动转座：转座子的自主转座依赖于转座酶。

在该过程中，转座子被切割，并且通过转座酶催化下的剪切-粘贴机制重新插入到基因组的新位置上。

可动转座通常是随机发生的，也可能被一些外部刺激诱导而发生。

2. 间接转座：在间接转座情况下，转座子通过同源重组机制移动。

转座子的两个重复序列会引发同源重组，导致转座子在基因组中发生移动。

二、基因转位的机制基因转位的机制可以通过转座子的两种活性类型解释，具体包括可动转座和间接转座。

1. 可动转座机制：可动转座受到转座酶激活。

转座酶可以切割转座子的两个重复序列，并将转座子插入到新的基因组位置上。

转座酶的作用激活了转座子的移动。

2. 间接转座机制：间接转座通常发生在同源重组的过程中。

转座子的两个重复序列通过同源重组机制相互结合，然后转座子被剪切下来并插入到新的基因组位置上。

间接转座通常发生在转座子重复序列之间的染色体断裂点。

基因转位机制的复杂性涉及转座子的选择性、转座子的自由度以及周围基因的位置等多个因素。

此外，基因转位还可以通过复制转座（整个基因组或某些区域的重复）、非全基因组转座以及滚圈复制等机制实现。

三、基因转位的影响基因转位对生物体的影响是多样的，可以分为以下几个方面：1. 表观遗传：某些转座子可以插入到基因的上游区域，从而产生转座子的调节序列，影响基因的表达。

转座因子1

转座因子1

2.1.4未分类的转座子

未分类的转座子包括粪链菌（ Streptococcus faecalis ） 的Tn916和金黄色葡萄球菌（Straphylococcus aureus） 的Tn554等，其转座方式与众不同。例如Tn916可以插 入到宿主的许多位点；但既非转化，又非转导；转移 过程抗DNaseI；无细胞提取液转移无效，足见转座要 有细胞的接触；然而Tn916可以原处切下，转移到同 一染色体的另一处，则又表明转座细胞无须接触。 Tn554无末端反向重复序列，却能高频插入宿主的特 异位点，插入处宿主DNA无重复。Tn916和Tn554的转 座机制，都还没有经过仔细研究。
2.2.2插入位置上出现的基因

如果转座因子上带有抗药基因，那么 它一方面造成一个基因的插入突变， 另一方面在这一位置上出现一个新的 抗药基因。对于Mμ来讲，这一位置上 出现了一个原噬菌体。
2.2.3造成插入位置受体DNA的 少数核苷酸对的重复

假 定 转 座 因 子 的 核 苷 酸 顺 序 是 XYZ ， 受 体 DNA的一部分核苷酸顺序是ABCD，插入位置 是在B和C之间，那么插入以后的受体DNA的 核苷酸顺序将是ABXYZBCD，其中B代表少数 核苷酸对（到现在为止发现的各种转座因子 中B 的数目是3-11bp）的重复。
2.2.6切离

转座因子可以从原来的位置上消失，这一 过程称为切离。准确的切离使插入失活的 基因发生回复突变，不准确的切离并不带 来回复突变，而是带来染色体畸变。通过 切离而消失的转座因子的命运还不清楚。
2.2.7质粒与染色体的整合

通过同源重组和转座作用使质粒与染 色体发生整合。
2.3转座机制（见5-1.5-2）
Байду номын сангаас

转座子在动物转基因研究中的应用

转座子在动物转基因研究中的应用谢维欣;武建明;王洪梅;高运东;仲跻峰;何洪彬【摘要】Transposon element is a mobile genetic factor which exists in the biosphere, which has taken a pivotal role in the evolution of gene and genome. Transposon technique has been an important tool for the preparation of transgenic animal. This review summarizes the transposon element and related application in transgenic animal field, and the outlook of the development of transposon technique.%转座子是生物界中存在的一类可移动的遗传因子,它们在转基因和基因组进化中扮演了一个极其重要的角色.转座子技术已成为制备转基因动物的重要手段.论文综述了转座子及其在动物转基因领域的相关应用,并对转座子技术进行了展望.【期刊名称】《家畜生态学报》【年(卷),期】2011(032)005【总页数】4页(P87-90)【关键词】转座子;转基因动物【作者】谢维欣;武建明;王洪梅;高运东;仲跻峰;何洪彬【作者单位】山东省农业科学院奶牛研究中心,山东济南250100;东北农业大学生命科学学院,黑龙江哈尔滨150030;山东省农业科学院奶牛研究中心,山东济南250100;山东省农业科学院奶牛研究中心,山东济南250100;山东省农业科学院奶牛研究中心,山东济南250100;山东省农业科学院奶牛研究中心,山东济南250100;山东省农业科学院奶牛研究中心,山东济南250100【正文语种】中文【中图分类】S811.520世纪40年代末,Barbara McClintock首先在玉米中发现了转座子。

Tol2 转座子系统及其应用

(Urasaki, Morvan et al. 2006)
Tol2 转座子转座效率随着转座酶活性的提高而提高，并可能不存 在类似 SB 转座子系统 (Sleeping Beauty transposon system) 的过表 达抑制效应 (Kawakami and Noda 2004)
转座机制
在序列下方的红线表示插入位点，
(Ni, Wangensteen et al. 2016)
由于转座可以非常有效地发生在斑马鱼 (等物种) 胚系中，Tol2 转座子系统 已成功应用于转基因和基因诱捕 (Kawakami et al. 2000)。
应用——转基因斑马鱼的构建
50%~70%
3%~100% (Kawaka实验
通过 PCR 从模板 pTol2miniKan(-)amp中扩出平末端的 miniTol2-KanR 片段。 PCR 产物用 DpnI 酶处理，消化模板,后纯化。用刚制备的质粒和PCR产物进 行反应
20 μL 反应体系：
0.5 pMol 质粒 pGL, 相应的 PCR 产物，27 pMol His-Tol2 (~2 μg) 在 MOPS buffer (25 mM MOPS, pH 7.0; 1 mM MnCl2; 50 mM NaCl; 5 % glycerol; 2 mM DTT; 100 ng/ul BSA)中混匀 . 30 ℃，孵育 2 h。
Tol2 转座子整合位点偏好性
Tol2 在体内对靶基因的 AT 富集区有一定的偏好性 此外，Tol2 整合位点主要在转录起始位点， CpG 岛 和 DNA酶I 超敏感位点
(DNaseI hypersensitive sites) 附近(Huang, Guo et al. 2010) 体外整合实验证明，插入片段在靶质粒上不是随机分布的，而是聚集在

转座因子概述


1.插入序列（IS）：简单、只含转座基因，可编码特殊 的酶和调节蛋白，而并不赋予细菌任何表型特征。但 其插入可干扰基因的正常读码序列，导致基因失活或 引起突变，两端有反向重复序列。
反向重复序列 转座酶 反向重复序列
IR
Transposae IR
图1 IS的典型结构
（二）转座因子
2.转座子（Tn）：比IS分子大，除转座基因外， 还有抗药性基因。三类：
2、DNA重排 (缺失、扩增和倒位)
引起插入部位邻近片段的不稳定而产生缺失。以相反方向 转座到邻近位置上，然后发生重组，引起染色体DNA倒位 转座子之间的同源重组，可使两个不同的DNA片段连接在一 起，从而引起DNA的扩增（重复）。 3、极性效应
当转座因子插入到一个操纵子的前端基因时，不仅能破坏 被插入的基因，而且能大大降低远离启动子一端的基因的表达。
（二）转座因子
• 转座:DNA序列通过非同源重组的方式，从染色体某一部位 转移到同一染色体上另一部位或其他染色体上某一部位，或 在质粒与染色体之间转移的现象。
• 原核生物转座因子பைடு நூலகம்要有三类：（根据分子结构和遗传性质， 转座因子可分为3类： ）
1.插入序列（IS，insertion sequence） 2.转座子（Tn，transposon，又称转位子，易位子） 3.Mu噬菌体（即mutator phage，诱变噬菌体）
转座子 扩增（重复）
Transposon mutagenesis 转座子诱变
插入
基因2被破坏，基因3和4的表达受影响
极性效应
3. 诱变噬菌体（转座噬菌体）：具有转座功能的一类可
引起突变的温和性噬菌体。 Mu噬菌体与其它温和性噬菌 体的差别： Mu的基因组无论进入裂解周期或处于溶源状 态均可整合到宿主染色体上，而且整合的部位是随机的， 即它同时具有温和噬菌体和转座因子的双重功效。

8-第八章--位点特异性重组与DNA的转座(1)


共合体的形成
Mu噬菌体转座产生共合体
非复制型转座的基本原理
转座子插入靶DNA，两侧为靶DNA正向重复序列，供体部位 留下缺口。
模式1 转座因子和受体分子形成形成交叉结构，受体分子的
单链切口与转座因子单链游离末端连接，并在插入位点上产生正向 重付序列，通过交换使转座因子转座到受体分子。
模式2 供体分子上转座因子两端产生双链断裂，使转座因子
玉米色斑的形成
（2）玉米的控制因子家族
McClintock还发现了Spm-Dspm系统。每个家 族都有自主性因子和非自主性因子。
◆ 自主性因子有切离和转座能力。可插入任何位点 产生不稳定的或可“突变”（mutable）等位基因。自 主性因子的丢失，可使可变的等位基因变成稳定的等 位基因。
◆ 非自主性因子是稳定的，自身不能转座，来源于 失去反式作用功能的自主因子，而这种功能是转座所 必须的。
（1）反转录病毒及其生活周期
◆ 反转录病毒具有单链 RNA基因组
每个病毒颗粒包装有两个RNA基因组，因此，单一病毒 颗粒实际上是二倍体。
◆ 反转录病毒生活周期
反转录病毒（正链病毒）感染细菌——病毒RNA反转录 DNA（负链DNA）——催化合成第二条DNA链（正链DNA）— — 整 合 到 宿 主 DNA 中 成 为 原 病 毒 —— 转 录 生 成 病 毒 基 因 组 RNA(转录出病毒mRNA、翻译成病毒蛋白质或者作为子代 病毒基因组）
◆ E.coli K12中有IS1, IS2, IS3, IS4, IS5。 E.coli的F因子中有IS2, IS3(4个),γ，δ。 ◆ 末端的序列相同或相近，但方向相反，称为反向重复 序列（IR），与其相连的宿主DNA末端会产生正向重 复序列（DR）。 ◆ 仅编码与转座有关的转座酶，转座酶交错切割宿主 DNA，然后IS插入，IS两端形成DR。
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