Nat,Commun：超級(jí)酶或可加速細(xì)胞DNA的修復(fù)

Nat,Commun：超級(jí)酶或可加速細(xì)胞DNA的修復(fù)

2016年09月09日訊 近日，一項(xiàng)刊登于國(guó)際雜志Nature Communications上的研究報(bào)告中，來自薩塞克斯大學(xué)（The University of Sussex）的研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)，一種名為PARP3的酶類能夠幫助加速細(xì)胞DNA的修復(fù)。

在我們機(jī)體中，突變往往產(chǎn)生自未及時(shí)修復(fù)的DNA損傷，而突變往往會(huì)誘發(fā)疾病的發(fā)生，包括癌癥和神經(jīng)變性疾病等；在這項(xiàng)最新研究中，研究人員通過研究揭示了酶類PARP3如何識(shí)別并且發(fā)送破碎DNA鏈存在的信號(hào)，PARP3簡(jiǎn)稱為多聚ADP核糖聚合酶3。研究者指出，PARP3主要參與DNA的修復(fù)過程并且?guī)椭S持遺傳代碼的完整性，但截止到目前為止，該酶類引發(fā)的精確DNA的修復(fù)激活機(jī)制研究者還并不清楚。

文章中，研究者鑒別出了參與DNA修復(fù)過程激活過程的特殊步驟，當(dāng)酶類PARP3位于特殊的DNA損傷位點(diǎn)時(shí)，其就會(huì)用特殊的分子信號(hào)對(duì)損傷的DNA進(jìn)行標(biāo)記，這種信號(hào)通過一種化學(xué)改變來產(chǎn)生，主要是將名為ADP核糖分子添加到DNA上，這樣一來DNA就會(huì)被包裹在一個(gè)復(fù)雜的包括蛋白質(zhì)在內(nèi)的染色質(zhì)中，研究者發(fā)現(xiàn)，PARP3會(huì)將ADP核糖分子添加到組蛋白H2B上。

研究者認(rèn)為，這對(duì)于理解DNA斷裂如何被檢測(cè)、發(fā)送信號(hào)以及修復(fù)非常關(guān)鍵，同時(shí)也將幫助科學(xué)家們開發(fā)新型藥物來靶向治療特殊類型的癌癥。PARP3是被PARP抑制性藥物靶向作用的酶類超家族的成員之一，PARP抑制性藥物往往用于治療遺傳性癌癥，包括卵巢癌和乳腺癌等，闡明酶類PARP3激活DNA修復(fù)的機(jī)制或?qū)椭纳莆覀儗?duì)PARP抑制性藥物作用機(jī)制的理解。

最后研究者Keith Caldecott表示，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)凸顯了多學(xué)科合作研究的重要性，研究者將分子細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)及結(jié)構(gòu)生物學(xué)進(jìn)行了完美的結(jié)合，最終他們鑒別出了PARP3識(shí)別斷裂DNA的分子機(jī)制，這對(duì)于理解細(xì)胞保護(hù)自身免于危險(xiǎn)性DNA損傷的機(jī)制以及后期開發(fā)新一代PARP抑制劑抗癌藥物提供了一定的希望和幫助。

當(dāng)基因復(fù)制錯(cuò)誤時(shí) 人體自身的修復(fù)功能，會(huì)促使大部分錯(cuò)誤的DNA修復(fù)正常 那修復(fù)失敗的細(xì)胞結(jié)果如何呢？？

當(dāng)細(xì)胞無法修復(fù)時(shí)，它們就會(huì)死亡，因?yàn)樗鼈內(nèi)鄙俟δ苷Ｋ璧幕颍⒉皇撬械娜祟惣?xì)胞都是這樣。有些細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生基因突變，基因重組等，變得不同于原始的人類細(xì)胞，可能會(huì)有癌細(xì)胞。

另一部分有缺陷的DNA不影響正常的生理功能，因?yàn)樗粚儆诨蝾悇e，所以它繼續(xù)增殖，但畢竟，因?yàn)镈NA已經(jīng)被破壞，它一定不同于原始的正常人類細(xì)胞。

人體內(nèi)的細(xì)胞，如老年人的細(xì)胞，往往屬于后一種類型，不僅丟失了DNA，而且染色體長(zhǎng)度顯著縮短。

擴(kuò)展資料：

注意事項(xiàng)：

DNA在復(fù)制前不僅為雙螺旋而且處于超螺旋狀態(tài)，而超螺旋狀態(tài)的存在為解鏈前的必須結(jié)構(gòu)狀態(tài)，參與解鏈的除解鏈酶外有一些特定蛋白質(zhì)，比如大腸桿菌中的Dna蛋白等。

一旦DNA局部雙鏈被解開，就必須有ssbDNA蛋白以穩(wěn)定解開單鏈，保證此局部不會(huì)恢復(fù)為雙鏈。

兩條單鏈DNA復(fù)制的引發(fā)過程是有所差異，可是不論是前導(dǎo)鏈還是后隨鏈，都需要一段RNA引物用于開始子鏈DNA合成。因此前導(dǎo)鏈和后隨鏈的差別在于前者從復(fù)制起始點(diǎn)開始按5’—3’持續(xù)的合成下去、不形成岡崎片段、后者則隨著復(fù)制叉的出現(xiàn)、不斷合成長(zhǎng)約2—3kb的岡崎片段。

試說明DNA損傷的類型及其修復(fù)機(jī)制

第五章 DNA損傷與修復(fù)
一、名詞解釋
1、錯(cuò)義突變 2、無義突變 3、同義突變 4、移碼突變
5、DNA的體外重組 6、限制性核酸內(nèi)切酶 7、C-值
8、基因家族 9、轉(zhuǎn)座子
二、簡(jiǎn)答題
1.誘變劑的作用機(jī)制？
2、突變類型及其遺傳效應(yīng)？
3.典型的DNA重組實(shí)驗(yàn)通常包括哪些步驟？
4.為什么在DNA中通常只發(fā)現(xiàn)A—T和C—G堿基配對(duì)?
5.什么是增效與減效突變？
6.噬菌體整合到宿主基因組后4-6個(gè)宿主DNA的核苷酸被復(fù)制，這是為什么?這與轉(zhuǎn)座子插入新位點(diǎn)有何相似之處?另外，兩個(gè)核苷酸從5’U3的5’和3’被切除，這意味著遺傳信息從反轉(zhuǎn)錄病毒中被丟失嗎?
7.列出病毒和非病毒超家族反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子之間的4種差異.
8.描述兩種轉(zhuǎn)座子引起基因組重排的方式。
9.IS元件整合到靶位點(diǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生什么?
10.一個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)座子和一個(gè)IS元件之間的關(guān)系是什么?。
11.列出一個(gè)轉(zhuǎn)座子插入到一個(gè)新位點(diǎn)所要求的步驟.
12.當(dāng)(1)DNA在兩個(gè)定向重復(fù)之間(2)DNA在兩個(gè)反向重復(fù)之間發(fā)生重組的效應(yīng)各是什么?
13.在什么過程中會(huì)形成一個(gè)共整合體?它的結(jié)構(gòu)是什么?
14.Tn10元件只有在自己的轉(zhuǎn)座酶基因具有活性時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)座(與利用基因組中Tn10元件表達(dá)的轉(zhuǎn)座酶的情況正好相反)，這種偏愛的原因是什么?
15.跳躍復(fù)制的結(jié)果是什么?
16.重復(fù)序列并不是在選擇壓力下存在，因此能快速積累突變。這些特性表明重復(fù)序列相互間應(yīng)存在很大的不同，但事實(shí)并不是這樣的。請(qǐng)舉例說明。
17.線檢體DNA的突變率與細(xì)胞核DNA突變率有什么不同?為什么?
18.簡(jiǎn)述大腸桿菌的插入序列，并指出它們對(duì)自發(fā)突變的重要性。
19.分析比較細(xì)菌轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。

三、分析題
1.表面抗原的變異和哺乳動(dòng)物免疫多樣性都是DNA重排的結(jié)果。錐蟲通過DNA重 排選擇表達(dá)所攜帶的一千多個(gè)不同的VSG基因中的一個(gè)。而哺乳動(dòng)物細(xì)胞則通過 DNA重排產(chǎn)生成百上千個(gè)不同的抗體，包括與VSG蛋白反應(yīng)的抗體，盡管抗體在數(shù)量上的優(yōu)勢(shì)，錐蟲仍然能夠成功地逃避宿主的免疫系統(tǒng)，為什么?

2.分析比較細(xì)菌轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。

答案：
一、名詞解釋
1、錯(cuò)義突變：DNA分子中堿基對(duì)的取代，使得mRNA的某一密碼子發(fā)生變化，由它所編碼的氨基酸就變成另一種的氨基酸，使得多肽鏈中的氨基酸順序也相應(yīng)的發(fā)生改變的突變。
2、無義突變：由于堿基對(duì)的取代，使原來可以翻譯某種氨基酸的密碼子變成了終止密碼子的突變。
3、同義突變：堿基對(duì)的取代并不都是引起錯(cuò)義突變和翻譯終止，有時(shí)雖然有堿基被取代，但在蛋白質(zhì)水平上沒有引起變化，氨基酸沒有被取代，這是因?yàn)橥蛔兒蟮拿艽a子和原來的密碼子代表同一個(gè)氨基酸的突變。
4、移碼突變：在編碼序列中，單個(gè)堿基、數(shù)個(gè)堿基的缺失或插入以及片段的缺失或插入等均可以使突變位點(diǎn)之后的三聯(lián)體密碼閱讀框發(fā)生改變，不能編碼原來的蛋白質(zhì)的突變。
5、DNA的體外重組：DNA的體外重組是指含有特異目的基因的DNA片段與載體DNA在試管內(nèi)連接的過程。常用的方法：1. 粘性末端連接法；2. 平末端連接法；3. 結(jié)尾法；4. 人工接頭法（linker）。
6、限制性核酸內(nèi)切酶（restriction endonuclease, 內(nèi)切酶）：是一類特異性地水解雙鏈（ds）的DNA的磷酸二酯酶。分Ι、II、 Ш 型。內(nèi)切酶的用途： 1.制作DNA物理圖譜； 2.DNA限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析（RFLPS）。 3.基因克隆及亞克??； 4.DNA雜交與序列分析； 5.基因組同源性研究； 6.基因突變和化學(xué)修飾的研究。
7、C-值：通常是指一種生物單倍體基因組DNA的總量。
8、基因家族：真核生物中許多相關(guān)的基因常按功能成套組合，被稱為基因家族。
9、轉(zhuǎn)座子：是存在于染色體DNA上可自主復(fù)制和位移的基本單位。

二、簡(jiǎn)答題
1.誘變劑的作用機(jī)制？
答：1、堿基的類似物誘發(fā)突變2、改變DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)3、結(jié)合到DNA分子上誘發(fā)移碼突變4、紫外線及其他射線引起的DNA分子的變化
2、突變類型及其遺傳效應(yīng)？
答：1、突變類型：
A. 點(diǎn)突變NA大分子上一個(gè)堿基的變異。分為轉(zhuǎn)換和顛換。
B. 缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消失。
C. 插入：一個(gè)原來沒有的堿基或一段原來沒有的核苷酸鏈插入到DNA大分子中間。
D. 倒位NA鏈內(nèi)重組，使其中一段方向倒置。
2、突變的遺傳效應(yīng)：
A.遺傳密碼的改變：錯(cuò)義突變、無義突變、同義突變、移碼突變
B.對(duì)mRNA剪接的影響：一是使原來的剪接位點(diǎn)消失；二是產(chǎn)生新的剪接位點(diǎn)。
C.蛋白質(zhì)肽鏈中的片段缺失：
3.典型的DNA重組實(shí)驗(yàn)通常包括哪些步驟？
a、提取供體生物的目的基因（或稱外源基因），酶接連接到另一DNA分子上（克隆載體），形成一個(gè)新的重組DNA分子。
b、將這個(gè)重組DNA分子轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞并在受體細(xì)胞中復(fù)制保存，這個(gè)過程稱為轉(zhuǎn)化。
c、對(duì)那些吸收了重組DNA的受體細(xì)胞進(jìn)行篩選和鑒定。
d、對(duì)含有重組DNA的細(xì)胞進(jìn)行大量培養(yǎng)，檢測(cè)外援基因是否表達(dá)。
4.為什么在DNA中通常只發(fā)現(xiàn)A—T和C—G堿基配對(duì)?
答： (1)C—A配對(duì)過于龐大而不能存在于雙螺旋中； G—T堿基對(duì)則太小，核苷酸間的空隙太大無法形成氫鍵。 (2)A和T通常有兩個(gè)氫鍵，而C和G有三個(gè)。正常情況下，可形成兩個(gè)氫鍵的堿基不能與可形成三個(gè)氫鍵的堿基配對(duì)。
5.什么是增效與減效突變？
答： 順式作用的啟動(dòng)子等調(diào)控序列的突變不是阻礙相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)錄單元轉(zhuǎn)錄所必需的。然而，轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)的效率可能會(huì)因此而下降，相鄰基因的轉(zhuǎn)錄會(huì)減弱，這樣的突變稱為減效突變。若改變啟動(dòng)子序列的突變能提高轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)的效率，則這樣的突變稱為增效突變。
6.噬菌體整合到宿主基因組后4-6個(gè)宿主DNA的核苷酸被復(fù)制，這是為什么?這與轉(zhuǎn)座子插入新位點(diǎn)有何相似之處?另外，兩個(gè)核苷酸從5’U3的5’和3’被切除，這意味著遺傳信息從反轉(zhuǎn)錄病毒中被丟失嗎?
答： 由于反轉(zhuǎn)錄病毒整合酶(reboviral integase)在整合位點(diǎn)切開一個(gè)交錯(cuò)切口造成靶位點(diǎn)重復(fù)。插入之后，填補(bǔ)切口產(chǎn)生重復(fù)序列。轉(zhuǎn)座酶在靶位點(diǎn)產(chǎn)生同向重復(fù)序列。病毒基因組每側(cè)兩個(gè)核苷酸的缺失并不會(huì)導(dǎo)致類似基因組另一端的序列的其他拷貝的丟失。
7.列出病毒和非病毒超家族反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子之間的4種差異.
答： 病毒超家族成員含有長(zhǎng)末端重復(fù)序列LTR、編碼反轉(zhuǎn)錄酶或整合酶的可讀框以及內(nèi)含子，但非病毒反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子并不含有這些序列。同樣，病毒反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的整合會(huì)在靶位點(diǎn)產(chǎn)生一段4-6個(gè)核苷酸，的短重復(fù)序列，而非病毒反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子則產(chǎn)生7-21個(gè)核苷酸重復(fù)序列。
8.描述兩種轉(zhuǎn)座子引起基因組重排的方式。
答： 轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座時(shí)能夠?qū)е滤拗餍蛄械娜笔А⒅貜?fù)或插入。另外，轉(zhuǎn)座子通過宿主重組系統(tǒng)導(dǎo)致基因組重排。
9.IS元件整合到靶位點(diǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生什么?
答： 由于在轉(zhuǎn)座子插入之前已產(chǎn)生一個(gè)交錯(cuò)切口，而且這一交錯(cuò)切口在轉(zhuǎn)座子插入后被填補(bǔ)，因此導(dǎo)致靶位點(diǎn)序列重復(fù)。
10.一個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)座子和一個(gè)IS元件之間的關(guān)系是什么?。
答： 復(fù)合轉(zhuǎn)座子在兩個(gè)末端有IS序列
11.列出一個(gè)轉(zhuǎn)座子插入到一個(gè)新位點(diǎn)所要求的步驟.
答： 首先，在靶位點(diǎn)處產(chǎn)生一個(gè)交錯(cuò)切口，切出轉(zhuǎn)座子。接著，轉(zhuǎn)座子與靶位點(diǎn)連接。最后，填補(bǔ)插入位點(diǎn)兩側(cè)的單鏈區(qū)。
12.當(dāng)(1)DNA在兩個(gè)定向重復(fù)之間(2)DNA在兩個(gè)反向重復(fù)之間發(fā)生重組的效應(yīng)各是什么?
答： 同向重復(fù)序列之間的重組會(huì)導(dǎo)致重復(fù)序列之間DNA序列發(fā)生缺失。反向重復(fù)序列之間的重組則會(huì)使重復(fù)序列之間的DNA序列發(fā)生倒位。
13.在什么過程中會(huì)形成一個(gè)共整合體?它的結(jié)構(gòu)是什么?
答： 在復(fù)制轉(zhuǎn)座中會(huì)形成共整合體(cointegrant)，其中含有兩個(gè)方向相同的轉(zhuǎn)座子拷貝，并由原有復(fù)制子隔開。
14.Tn10元件只有在自己的轉(zhuǎn)座酶基因具有活性時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)座(與利用基因組中Tn10元件表達(dá)的轉(zhuǎn)座酶的情況正好相反)，這種偏愛的原因是什么?
答： 轉(zhuǎn)座酶一旦合成就立即與DNA牢固結(jié)合，以免擴(kuò)散到基因組的其他元件中。有假說認(rèn)為游離的轉(zhuǎn)座酶半衰期很短，但若與DNA結(jié)合后較為穩(wěn)定。因?yàn)槲唇Y(jié)合狀態(tài)是不穩(wěn)定的，所以游離的轉(zhuǎn)座酶不會(huì)擴(kuò)散到其他位點(diǎn)。
15.跳躍復(fù)制的結(jié)果是什么?
答： 跳躍復(fù)制產(chǎn)生串聯(lián)的DNA序列。比如說，小鼠27bp的重復(fù)序列跳躍復(fù)制產(chǎn)生54bp的重復(fù)序列，它由兩個(gè)串聯(lián)的27bp的重復(fù)序列所組成。
16.重復(fù)序列并不是在選擇壓力下存在，因此能快速積累突變。這些特性表明重復(fù)序列相互間應(yīng)存在很大的不同，但事實(shí)并不是這樣的。請(qǐng)舉例說明。
答： 如衛(wèi)星DNA的同源性是通過固定的交換來維持的，它通過不均等交換導(dǎo)致其中一個(gè)重復(fù)單元的增加和另一個(gè)的消失。
17.線檢體DNA的突變率與細(xì)胞核DNA突變率有什么不同?為什么?
答： 在哺乳動(dòng)物中，線粒體DNA的突變率比核DNA的突變率高。但在植物中，線粒體DNA的突變率比核DNA的突變率低。出現(xiàn)這種差異的可能原因是線粒體采用不同于細(xì)胞核的DNA聚合酶和DNA修復(fù)體系。
18.簡(jiǎn)述大腸桿菌的插入序列，并指出它們對(duì)自發(fā)突變的重要性。
答： 插入序列(IS)是可以轉(zhuǎn)座的遺傳元件，它們只插入自我復(fù)制的DNA。中，如細(xì)菌和噬菌體的染色體及質(zhì)粒。大腸桿菌中，有幾種不同的IS元件，長(zhǎng)度都是0.7—1.5kb. 每種都有特定核苷酸序列，有的編碼轉(zhuǎn)座酶，負(fù)責(zé)啟動(dòng)特定IS的轉(zhuǎn)座。一般來說，每個(gè)IS的兩端都有一對(duì)短的反向重復(fù)，長(zhǎng)約9-41bp(圖A8.1)，轉(zhuǎn)座酶似乎就是通過識(shí)別這些反向重復(fù)序列起始轉(zhuǎn)座的;也就是說，特異的轉(zhuǎn)座酶和反向重復(fù)序列對(duì)轉(zhuǎn)座都很重要。轉(zhuǎn)座的另一個(gè)性質(zhì)是每個(gè)IS的兩端都與宿主DNA的短正向重復(fù)序列(3—13bp)相連；這是宿主DNA上的靶位點(diǎn)，在轉(zhuǎn)座過程中該位點(diǎn)被復(fù)制。轉(zhuǎn)座時(shí)，IS向基因組中新的位置隨機(jī)地移動(dòng)。通常，它插入一個(gè)結(jié)構(gòu)基因產(chǎn)生突變表型，有時(shí)是因?yàn)榫幋a序列受到阻斷，有時(shí)則因?yàn)镮S元件含有多種轉(zhuǎn)錄或翻譯的終止信號(hào)。另外,IS賜可插入操縱子的操縱基因-啟動(dòng)子區(qū)域，導(dǎo)致整個(gè)操縱子被關(guān)閉，但偶爾操縱子的表達(dá)也會(huì)變?yōu)榻M成型。當(dāng)IS含有一個(gè)正確定向的啟動(dòng)子時(shí)，可以轉(zhuǎn)錄細(xì)菌操縱子.因?yàn)檫@個(gè)啟動(dòng)子不受調(diào)節(jié)細(xì)菌操縱子的正常調(diào)控蛋白調(diào)控，產(chǎn)生的效果類似于操縱基因組成型突變。所以，IS元件的轉(zhuǎn)座是自發(fā)突變的一個(gè)重要來源。必須意識(shí)到這些突變不能被堿基類似物或移碼突變誘變劑誘導(dǎo)和回復(fù)。大腸桿菌中有幾種不同的IS元件，拷貝數(shù)在1—5。
19.分析比較細(xì)菌轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。
答： 1974年，隨著發(fā)現(xiàn)與抗生素抗性有關(guān)的基因可以在質(zhì)粒與細(xì)菌的染色體之間轉(zhuǎn)移，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子。轉(zhuǎn)座子比IS元件大很多(一般為2—20kb)，它們至少含有一個(gè)基因，給宿主帶來可遺傳的標(biāo)記，一般是對(duì)一種或多種抗生素的抗性。這是一種非常有用的性質(zhì)，因?yàn)槊糠N質(zhì)粒可以用一種轉(zhuǎn)座子“標(biāo)記”，這樣通過對(duì)藥物的抗性表型可以簡(jiǎn)單地檢測(cè)質(zhì)粒的存在和轉(zhuǎn)移；同樣，可以輕易地觀察到轉(zhuǎn)座。轉(zhuǎn)座子Tn5(圖A8.2)長(zhǎng)5.7kb，是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座子;它由三個(gè)成分組裝而成：一個(gè)長(zhǎng)中心區(qū)(2—7kb)，含有卡那霉素的抗性基因，兩端為一對(duì)IS元件，每個(gè)長(zhǎng)1.5kb，方向相反。其他的轉(zhuǎn)座．子兩端為不同的IS元件，有時(shí)兩個(gè)IS同向。這些轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座類似IS元件，轉(zhuǎn)座過程中宿主的一個(gè)序列或DNA靶位點(diǎn)被復(fù)制。發(fā)生轉(zhuǎn)座首先是因?yàn)槿我庖粋€(gè)IS序列或兩個(gè)IS序列同時(shí)起作用，編碼一個(gè)轉(zhuǎn)座酶(在某些元件中，如Tn5，一個(gè)IS只有部分功能，不能編碼一個(gè)有活性的轉(zhuǎn)座酶);其次，轉(zhuǎn)座子兩端通常有一對(duì)與IS特異相應(yīng)的反向重復(fù)序列：無論IS元件是正向還是反向的，這些末端重復(fù)序列都存在。 還有一種可能性：任一對(duì)IS元件可以相互作用使它們之間的任意序列轉(zhuǎn)座，這樣任一個(gè)基因都可以在兩端連上兩個(gè)同樣的IS元件成為轉(zhuǎn)座子;這個(gè)性質(zhì)已被用構(gòu)建重組DNA分子。 Tn5因?yàn)槠浣M件的組成被稱為集成轉(zhuǎn)座子。其他轉(zhuǎn)座子，如復(fù)雜的轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)是不同的；它們兩端不是一對(duì)IS而是一對(duì)反向重復(fù)，編碼轉(zhuǎn)座所需蛋白的基因位于轉(zhuǎn)座子的中心區(qū)。

三、分析題
1.表面抗原的變異和哺乳動(dòng)物免疫多樣性都是DNA重排的結(jié)果。錐蟲通過DNA重 排選擇表達(dá)所攜帶的一千多個(gè)不同的VSG基因中的一個(gè)。而哺乳動(dòng)物細(xì)胞則通過 DNA重排產(chǎn)生成百上千個(gè)不同的抗體，包括與VSG蛋白反應(yīng)的抗體，盡管抗體在數(shù)量上的優(yōu)勢(shì)，錐蟲仍然能夠成功地逃避宿主的免疫系統(tǒng)，為什么?
答： 錐蟲因?yàn)榧?xì)胞分裂周期短而取勝。當(dāng)錐蟲感染哺乳動(dòng)物時(shí)，它在血流中以快速的倍增時(shí)間復(fù)制。在感染開始后不久，識(shí)別錐蟲VSG的B細(xì)胞從休眠狀態(tài)被激活并開始膨大，而哺乳動(dòng)物細(xì)胞的分裂比錐蟲慢得多。當(dāng)B細(xì)胞膨大到足以殺死錐蟲時(shí)，一些錐蟲的VSG已經(jīng)發(fā)生了改變，使B細(xì)胞不再能識(shí)別它。這樣就起始了新一輪的感染，直到免疫系統(tǒng)能識(shí)別它時(shí)就已改變成能逃得過免疫系統(tǒng)的變體，于是又開始了新的循環(huán)。

2.分析比較細(xì)菌轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。
答： 1974年，隨著發(fā)現(xiàn)與抗生素抗性有關(guān)的基因可以在質(zhì)粒與細(xì)菌的染色體之間轉(zhuǎn)移，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子。轉(zhuǎn)座子比IS元件大很多(一般為2—20kb)，它們至少含有一個(gè)基因，給宿主帶來可遺傳的標(biāo)記，一般是對(duì)一種或多種抗生素的抗性。 這是一種非常有用的性質(zhì)，因?yàn)槊糠N質(zhì)?？梢杂靡环N轉(zhuǎn)座子“標(biāo)記”，這樣通過對(duì)藥物的抗性表型可以簡(jiǎn)單地檢測(cè)質(zhì)粒的存在和轉(zhuǎn)移；同樣，可以輕易地觀察到轉(zhuǎn)座。轉(zhuǎn)座子Tn5(圖A8.2)長(zhǎng)5.7kb，是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座子;它由三個(gè)成分組裝而成：一個(gè)長(zhǎng)中心區(qū)(2—7kb)，含有卡那霉素的抗性基因，兩端為一對(duì)IS元件，每個(gè)長(zhǎng)1.5kb，方向相反。其他的轉(zhuǎn)座．子兩端為不同的IS元件，有時(shí)兩個(gè)IS同向。這些轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座類似IS元件，轉(zhuǎn)座過程中宿主的一個(gè)序列或DNA靶位點(diǎn)被復(fù)制。發(fā)生轉(zhuǎn)座首先是因?yàn)槿我庖粋€(gè)IS序列或兩個(gè)IS序列同時(shí)起作用，編碼一個(gè)轉(zhuǎn)座酶(在某些元件中，如Tn5，一個(gè)IS只有部分功能，不能編碼一個(gè)有活性的轉(zhuǎn)座酶);其次，轉(zhuǎn)座子兩端通常有一對(duì)與IS特異相應(yīng)的反向重復(fù)序列：無論IS元件是正向還是反向的，這些末端重復(fù)序列都存在。 還有一種可能性：任一對(duì)IS元件可以相互作用使它們之間的任意序列轉(zhuǎn)座，這樣任一個(gè)基因都可以在兩端連上兩個(gè)同樣的IS元件成為轉(zhuǎn)座子;這個(gè)性質(zhì)已被用構(gòu)建重組DNA分子。 Tn5因?yàn)槠浣M件的組成被稱為集成轉(zhuǎn)座子。其他轉(zhuǎn)座子，如復(fù)雜的轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)是不同的；它們兩端不是一對(duì)IS而是一對(duì)反向重復(fù)，編碼轉(zhuǎn)座所需蛋白的基因位于轉(zhuǎn)座子的中心區(qū)。

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