同源重组.ppt

DNA 分子的断裂和重新连接导致遗传信息的重新组合, 称为重组( bination )。重组的产物称为重组 DNA (binant DNA ),所有的 DNA 都是重组 DNA 。由于重组,一个 DNA 分子的遗传信息可以和另一个 DNA 分子的遗传信息结合在一起,也可以改变一条 DNA 分子上遗传信息的排列方式。 DNA 重组广泛存在于各类生物中,说明重组对物种生存具有重要意义。通过重组实现基因的重新组合使物种能够更快地适应环境,加快进化的过程。此外, DNA 重组还参与许多重要的生物学过程,比如重组在 DNA 损伤修复和突变中发挥重要作用。第一节:重组 1 DNA 重组包括同源重组( homologous bination )和位点特异性重组( site-specific bination )。同源重组是更为普遍的一种重组机制,它可以发生在任何两种具有相同或相似序列之间,涉及到两个 DNA 分子在相同区域的断裂和重新连接。位点特异性重组发生在 DNA 分子特定的序列之间,需要特异性的蛋白质识别并催化特异序列之间的重组。位点特异性重组发生的几率相对较小。 2 一、同源重组( homologous bination ) 同源重组( homologous bination )发生在两个同源 DNA 分子之间。真核细胞减数分裂过程中, 同源染色体彼此配对,同源染色体 DNA 片段发生交叉与互换。这是发生在真核生物中的同源重组。同源重组在接合、转导或转化后外源 DNA 整合到细菌基因组中。 Robin Holliday 提出的遗传重组模型是人们从分子水平上认识重组的基础。 3 First Meiotic Interphase (cells contain 4 N DNA content) Bivalent sister chromatids align with each other, this act is termed synapsis . Synapsed sister chromatids are termed a synaptonemal complex ) Figure 5-55, page 185 4 两条同源 DNA 分子彼此并排对齐,相互配对 DNA 中两个方向相同的单链在 DNA 内切酶的作用下,在相同位置上同时切开。在切口处发生链的交换,形成所谓的连接分子(joint molecule ),也称 Holliday 结构(Holliday structure )。分支点可以发生移动,称为分支迁移( branch migration ),分支迁移的结果是在两个 DNA 分子中形成异源双链区(heteroduplex )。 1. Holliday model 5 链交换所形成的连接分子必须进行拆分,才能形成两个独立的双链分子。这需要再产生两个切口。反应结果要看切开的是哪一对链,如果切口发生在当初未切的两条链上,那么原来的 4个链就全被切开,就会释放出剪接重组 DNA(splice binant DNA) 分子。 6 如果切口发生在当初被切的两条链上,连接分子拆分后将形成补丁重组体( patch binant )。分开的两个 DNA 分子除保留了一段异源双链 DNA 外, 均完整无缺。因此,连接 DNA 分子无论如何拆分, 所形成的两个独立的 DNA 分子总有一段异源双链区, 但是异源双链区两侧的重组未必同时发生。 7 Synapsed chromatids 8 bination joint Heteroduplex DNA 9 10