λ噬菌体在att位点整合E.coli的基因组中属于A 同源重组 B 位点特异性重组 C 转座作用 D 异常重组

λ噬菌体在att位点整合E.coli的基因组中属于A 同源重组 B 位点特异性重组 C 转座作用 D 异常重组
λ噬菌体在att位点整合E.coli的基因组中属于
A 同源重组 B 位点特异性重组 C 转座作用 D 异常重组

λ噬菌体在att位点整合E.coli的基因组中属于A 同源重组 B 位点特异性重组 C 转座作用 D 异常重组
B
位点特异性重组：重组的一类,只发生在特异DNA区域,有短的同源顺序,重组的蛋白不是rec 系统而是int 等,如噬菌体l 的定点插入.我们可以看到,同源重组一般都在染色体内仍按DNA序列的原来排列次序.但是在所谓位点特异性重组（site-specific recombination）中,DNA节段的相对位置发生了移动,从而得到不同的结果—DNA序列发生重排.位点特异性重组不依赖于DNA顺序的同源性（虽然亦可有很短的同源序列）,而依赖于能与某些酶相结合的DNA序列的存在.这些特异的酶能催化DNA链的断裂和重新连接,它们能发动位点特异性重组作用.而在同源重组中,DNA链的切断完全是随机的,结果暴露出一些能与RecA这样的蛋白质相结合的顺序,从而发动交叉重组.λ噬菌体DNA能通过重组作用整合进E.coli染色体的特异位点,成为前病毒（provirus,或称前噬菌体,prophage）.λ的整合作用有两个特点：①这种交换是可逆的,原先存在的DNA顺序全部被保存下来,并无丢失；②噬菌体和细菌的DNA之间有一段很短的同源序列,重组交换必须通过其中的一个特定的核苷酸.这两个特点也就是位点特异性重组的共同特点.一、λ噬菌体的整合（integration[1]） λ噬菌体编码λ整合酶（integrase）.这个酶能指导噬菌体DNA插入E.coli染色体中.这种插入作用是通过两个DNA分子的特异位点进行重组,将两个环状DNA分子变成一个大环.在噬菌体感染的早期即有大量整合酶产生,故几乎所有被感染的细胞都发生整合作用.这种作用可用体外模型来进行实验.用四种成份混合起来组成反应系统：纯的整合酶；来自E.coli的一种辅助蛋白,称为整合作用宿主因子（IHF,integration host factor）；镁离子；和含有噬菌体和细菌DNA发生重组交叉的特异位点（称为attP和attB,att源自attachment）的DNA片段.对于这个DNA片段,一个简单的制备方法就是人工构建含attP和attB两者质粒.当整合反应发生时,即在attP和attB处发生交叉重组,产生两个较小的环状DNA.整合反应由整合酶催化,其步骤是彼此偶联的：四条链同时被切断、交叉和重新连接起来,其间没有发现任何稳定的中间产物.这种前文提到的拓扑异构酶Ⅱ的反应很相似,即DNA双链同时被切断,然后磷酸二酯键又重新连接起来,并不需要ATP供应能量.故整合酶实际上能起拓扑异构酶的作用,可使带有att位点（或类似序列）的超螺旋松弛.并且和拓扑异构酶一样,整合酶也产生交错的断裂（staggeredcut）:有七个核苷酸的单键尾端,形成所谓粘性末端.整合酶和IHF在att上都有特定的结合位点,体外实验也证明这两种蛋白质结合在attDNA的特定位点上.每一次重组过程需要20－40个整合酶分子及约70个IHF分子.故可能这两种蛋白质不仅是作为酶（发挥催化作用）,而且在每次重组中都要形成某种复合物结构.通过缺失实验,证明attP至少要约250bp长,太短将使其功能丧失,而attB则较短,包括核心（core）在内约23bp长即有功能.长250bp的整个attP可绕在整合酶分子的周围,类似核小体的结构,其中含有约8个整合酶的单体,每个的分子量约为40000.attB和attP中有相同的15bp的核心序列.整合酶与两个核心都相结合.如果两个核心中有一个的顺序有所改变,则重组的效率将大为降低.但是如果两个核心序列发生了相同的改变,则顺序交换仍能进行.可见整合酶不但要求特异的序列,而且要求两个核心序列有同源性.然而,如果λ前病毒受到诱导（induction）,则整合作用将被逆转.此过程称为切出（excision）.切出后,细菌和噬菌体DNA恢复至原来完整状态.前病毒受到诱导时即产生又一种蛋白质,称为切出酶（excisionase）.切出酶和整合酶一起催化前病毒DNA两端的杂种att位点之间的重组.这时,整合酶和切出酶一同紧密结合在细菌前病毒杂种att位点上,显然这样就能促使反应向反方向进行.λ噬菌体的整合和切出过程.attB由称为BOB’的序列组成,而attP由POP'组成.O是核心序列,是attB和attP所共同的.而其两侧的序列是B,B’和P,P’,被称为臂.噬菌体DNA是环状的,重组时被整合入细菌染色体中,成为线性序列.前病毒的两侧是两个新的杂种att位点,左侧称为attL,由BOP’组成,而右侧为attR,由POB’组成.可见,整合和切出并不涉及相同的一对序列：整合需要识别attP和attB,而切出要求识别attL和attR.因此,重组位点的识别就决定了位点专一性重组的方向——整合或切出.虽然位点专一重组是可逆的,但反应的方向取决于不同环境条件,这对决定噬菌体的生命力周期是非常性重要的.整合酶和IHF对整合和切出都是是必需的,而切出酶在控制反应方向上起重要作用——它对切出是必须的,但能抑制整合.在切除的环化过程中如果发生错误,前噬菌体可能失去某些基因而代之以其相邻的细菌基因.因为整合位点处于细菌染色体的gal和bio基因之间,切除过程中噬菌体DNA偶尔会带走gal基因,生成λgal（或称λdb）.λgal或λbio转导（感染）新的宿主时常常把gal或bio基因带到新的宿主中去,所以把λgal或λbio这些带有某些宿主基因的噬菌体称为转导噬菌体（transducing phage）.