Week 6 轉(zhuǎn)座子-轉(zhuǎn)座重組-分析轉(zhuǎn)座的實(shí)驗(yàn)

http://mooc.guokr.com/note/19349/

Lecture 11: Mechanism of Transposition轉(zhuǎn)座機(jī)制

Segment 1: Introduction

  • 基因重組分為三大類:
    同源重組 (homologous recombination):兩個(gè)基因之間發(fā)生同源重組的概率取決于它們?cè)谌旧w上相隔的距離。如果它們?cè)谕蝗旧w上離得很近,那它們同源重組的概率就比較低;與此相反,如果它們離得很遠(yuǎn),那它們之間發(fā)生同源重組的概率就會(huì)高得多。可以通過(guò)研究特定基因之間同源重組發(fā)生的概率來(lái)推測(cè)它們?cè)谌旧w上的排列順序。
  • 位點(diǎn)專一性重組 (conservative site-specific recombination)、
  • 轉(zhuǎn)座重組 (transposition):一段DNA序列從基因組的一個(gè)位置“跳躍”到另一個(gè)位置

Segment 2: Introduction to Transposable Elements轉(zhuǎn)座子

轉(zhuǎn)座子 (Transposable elements) 是一類在染色體中可移動(dòng)的一段DNA序列

VDJ重排

Segment 3: History and the Three Classes of Transposition

  • 芭芭拉·麥克林托克 (Barbara McClintock)在玉米遺傳學(xué)研究中通過(guò)研究玉米粒顏色的不同首次發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子

  • 轉(zhuǎn)座因子分為三種不同類別:
    第一種 經(jīng)典DNA轉(zhuǎn)座子 總是DNA構(gòu)成,并且轉(zhuǎn)座后還是DNA。經(jīng)典DNA轉(zhuǎn)座子又分為兩類,一類是每次移動(dòng)都會(huì)進(jìn)行復(fù)制;另一類是移動(dòng)時(shí)不進(jìn)行復(fù)制。
    第二種 類逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)座子,包括逆轉(zhuǎn)錄病毒和類逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)座子,會(huì)有RNA作為中間產(chǎn)物,但實(shí)際上當(dāng)它們處于DNA階段時(shí),其重組機(jī)制和經(jīng)典DNA轉(zhuǎn)座子非常相似
    第三種 非病毒家族轉(zhuǎn)座子

Segment 4: Defining DNA Transposition and Transposons定義基因轉(zhuǎn)座和轉(zhuǎn)座子

轉(zhuǎn)座子結(jié)構(gòu)

Segment 5: 轉(zhuǎn)座機(jī)制-剪切和粘貼Transposition Mechanism - Cut and Paste

DNA兩端剪開(kāi)
剪切下的轉(zhuǎn)座子通過(guò)一步酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)攻擊目標(biāo)DNA上的兩個(gè)磷酸二酯鍵,以插入
插入宿主DNA,之后把切口縫合

Segment 6:轉(zhuǎn)座子切除機(jī)制 Transposon Excision Mechanisms

為了產(chǎn)生剪切粘貼型轉(zhuǎn)座,就要使轉(zhuǎn)座子兩端出現(xiàn)雙鏈斷裂,將其完整地從舊位點(diǎn)切出來(lái),移到新位點(diǎn)
,進(jìn)行此反應(yīng)的方法有很多種,這里說(shuō)三個(gè)有趣的例子。

Segment 7: 復(fù)制型轉(zhuǎn)座機(jī)制Transposition Mechanism - Replicative

Segment 8: 類病毒的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座機(jī)制Transposition Mechanism of a Retrotransposon

Segment 9: 區(qū)分不同的轉(zhuǎn)錄機(jī)制Distinguishing Between Transposition Mechanisms

Lecture 12: 分析轉(zhuǎn)座的實(shí)驗(yàn)Assays for Transposition

Segment 1: Assays for Transposition

Segment 2: Sectoring雜色圖樣 Assays

菌落的白色面積越大,說(shuō)明含有轉(zhuǎn)座子的含量越高
轉(zhuǎn)座子本身攜帶者redGene,但只有進(jìn)入宿主細(xì)胞之后才會(huì)表達(dá),所以被轉(zhuǎn)座子侵占才細(xì)胞都會(huì)變紅

Segment 3: 交配實(shí)驗(yàn)Mating-Out Assay

利用了轉(zhuǎn)座生物表型變化,稱為接合實(shí)驗(yàn)或交配實(shí)驗(yàn)

donor cell 包含chromosome、donor plasmid和F(conjugal) plasmid三部分,其中黃色的顯示抗藥基因
將donor cell與受體細(xì)胞混合,一種可能是只有conjugal plasmid移到了受體細(xì)胞
或是帶著轉(zhuǎn)座子的conjugal plasmid移到了受體細(xì)胞

只要看受體細(xì)胞對(duì)何種抗生素敏感或耐受,就能知道轉(zhuǎn)入的類型及發(fā)生頻率
這個(gè)實(shí)驗(yàn)通常會(huì)有三個(gè)結(jié)果:

第一個(gè) 受體細(xì)胞耐氨芐西林 對(duì)四環(huán)素和卡那霉素敏感
第二個(gè) 受體細(xì)胞耐amp和tet,但對(duì)kan敏感
第三個(gè) 受體耐amp、tet和kan,這說(shuō)明供體質(zhì)粒和F質(zhì)粒融合在一起,一起進(jìn)入受體細(xì)胞,采用了前面介紹的復(fù)制型轉(zhuǎn)座機(jī)制

Segment 4: Sleeping Beauty

從人類細(xì)胞中得到無(wú)活性的轉(zhuǎn)座因子序列,從這些序列信息中,試圖重拼出原始轉(zhuǎn)座子的樣子
通過(guò)重拼序列 ,得到有活性的原始轉(zhuǎn)座子,這種重組實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)不同的版本,這個(gè)版本叫睡美人,因?yàn)檫@些因子在沉睡了很多很多很多年后被重新喚醒

只有當(dāng)neo耐藥基因和transposase同時(shí)存在時(shí),才能促進(jìn)耐藥性菌落的生長(zhǎng),如第三列所示

Segment 5: Genomic Southern Blot

這能觀察全染色體,但只探查特定序列

Segment 6: 反向PCR Inside-Out PCR

Segment 7: Conclusion

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