文档介绍：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。
重组
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。
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。
First Meiotic Interphase
(cells contain 4N 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
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
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。
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。
Synapsed
chromatids
bination
joint
Heteroduplex DNA