《放线菌遗传》PPT课件

《《放线菌遗传》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章：放线菌遗传在放线菌遗传学研究中，以链霉菌属(Streptomyces)为主要研究对象。链霉菌属是革兰阳性、多细胞、丝状土壤细菌。具有复杂的形态分化周期，包括孢子萌发产生分枝状的基质菌丝，基质菌丝再发育成气生菌丝和孢子。链霉菌属的最显著特征是产生广泛的、具有重要价值的次级代谢产物：如抗生素、水解酶、酶的抑制剂、免疫调节剂和色素等。在自然界已发现的近万种抗生素中，约70％是由链霉菌产生的，如链霉素、红霉素、四环素、利福霉素、多氧霉素、阿维菌素、井冈霉素等，这些抗生素已广泛用于医药、农业和畜牧业。1955年塞蒙梯(Semonti)夫妇首先发现天蓝色链霉菌Streptomyces

2、coelicolorA3(2)可通过遗传交换产生重组体。(Hopwood)也在S.coelorA3(2)菌株中证实了这一重组作用。20世纪70年代早期，所有研究都集中在描述遗传特征和染色体特性上，1973～1978年研究重点转移到放线菌的性别体系和遗传重组方面。同期，还利用遗传方法对抗生素合成、形态分化、噬菌体等开展了全方位的研究。20世纪80年代，将重组DNA技术和原生质体融合技术应用在该属的研究中。20世纪90年代，用分子生物学方法开展了对放线菌的基因组、形态分化的分子机制等方面的研究。放线菌遗传的研究历程：光学显微镜和电镜观察表明，像其他细菌的染色体一样，天蓝色链霉菌A3(

3、2)的染色体DNA在细胞中以致密的、拟核状态存在。链霉菌的染色体DNA也是形成许多超螺旋区域，并与蛋白质和RNA分子结合在一起。染色体在菌丝中以多拷贝形式存在，而在孢子中以单拷贝形式存在。第一节链霉菌的染色体一、链霉菌的染色体DNA以前，一直认为链霉菌的染色体与大肠杆菌一样是环状染色体。自从1993年用脉冲电泳(PFGE)和酶切物理图谱等研究方法，首次证明变铅青链霉菌(S.1ividans)的染色体是线性而非环状以来，越来越多的研究证据表明：几乎所有链霉菌的染色体都为线性而非环状，链霉菌只有一条染色体，基因内部无内含子。染色体大约均为8Mb，几乎是大肠杆菌染色体的2倍，少数链霉菌

4、的染色体小于8Mb。链霉菌基因组G+C含量为73％～75％，重复DNA序列为4％-11％。线性染色体具有两个特征：1、染色体的两个末端具有长度为24-600kb的反向重复序列，简称TIR(terminalinvertedrepeat)。如：天蓝色链霉菌的TIR为61kb变铅青链霉菌的TIR为30kb灰色链霉菌(S.grlseus)的TIR为24kb2、每个DNA链的5’末端都有共价结合蛋白，简称TP(terminalprotein)。天蓝色链链菌A3M145菌株基因组全长8,667,507bp，含有7825个编码基因，是迄今为止拥有最多基因的细菌。其中调控基因有965个，占整个基

5、因组的12.3%。编码次级代谢产物（包括抗生素）合成酶基因大约占基因组的5%，平均每个基因编码区的长度为1.14kb。天蓝色链霉菌A3M145和变青铅链霉菌的染色体中央有复制起点oriC，一般认为链霉菌素线性染色体的复制通过oriC复制原点进行双向复制，末端蛋白作为引物（TP-primesed）引导染色体末端及冈崎片段的合成。1997年8月英国开始了对天蓝色链霉菌A3(2)M145菌株的基因组进行全序列测定，并于2002年全部完成。遗传不稳定性是链链菌的主要特征之一，这与其较大的线性染色体直接相关。链霉菌线性染色体和质粒具有相似的结构，一般分为核心区和两臂区。核心区是遗传相对稳定

6、区域，生命活动的必需基因均位于此。两臂区位于染色体的两个线性末端，长度有一定差异，富含小的回文重复序列，5’-端与蛋白质共价结合，并受其保护。线性染色体末端容易丢失，有时可达2Mb（占整个基因组的1/4），失去部分末端序列并不影响链霉菌的生长，但影响次生代谢，如气生菌丝及孢子形成、抗生素、色素的生成。链霉菌的染色体具有高度的遗传不稳定性，常发生缺失和扩增，引起染色体重排。染色体缺失的范围可高达2000kb以上。染色体扩增是指某些染色体DNA序列的拷贝数专一地大量增加的现象。在描述染色体扩增时常用到AUD和ADS术语：AUD(amplifiedunitofDNA)是指扩增单位，来定

7、义DNA扩增的区域，AUD的长度为5～25kb，两侧是1～2kb的重复序列。ADS(amplifiedDNAsequence)是用来定义扩增的DNA序列，是扩增单位通过串联重复而形成。二、链霉菌染色体的缺失、扩增和重排在基因扩增的突变体中，扩增的DNA序列(ADS)很容易检测，因为在染色体酶切电泳图谱中，ADS呈很强的带型。在有些突变体中，ADS是染色体的重要组成成分，含量可高达染色体DNA的30％。链霉菌染色体的缺失和扩增引起的自发突变可高达0.1％一1％，用UV照射或生长过程