位点专一重组

λ噬菌体DNA的整合和切离是典型的位点专一重组。

λ噬菌体感染大肠杆菌后,或是进入裂解生长,或是进入溶原生长。当噬菌体裂解宿主细胞的功能受到抑制,噬菌体DNA整合进宿主染色体并随宿主染色体而进行复制,或作为一个独立的郊犹?/SPAN>(如P22)。这称为溶原性(lysogeny),这类噬菌体称为溶原性噬菌体(lysogenic phage)。当噬菌体进入宿主细菌后以一种失控状态进行复制,宿主染色体被降解作为噬菌体DNA合成的原料,宿主的蛋白质合成机构也被接管去制备成熟噬菌体颗粒的组成成分,组装成许多病毒颗粒,最后宿主细胞裂解而释放出来,这是裂解反应。

溶原状态同裂解状态是可以转换的。当λ噬菌体DNA整合在宿主基因组中,则进入溶原状态;当噬菌体DNA从宿主基因组中切离下来,则转入裂解状态。这种整合和切离,都是通过DNA和细菌DNA特定的附着位点之间的重组来实现的。大肠杆菌DNA上的att(attach)位点记为attλ或attB,长度为23 bp,位于bio和gal基因之间,分B、O和B’三个部分。λDNA上的att位点记为attP,长度为240 bp,分P、O和P’三个部分。λDNA的整合和切离都发生在attB和attP的各自O序列中,因此O序列称为核心序列,全长15 bp,核心序列两侧的序列对重组也是起作用的。如以核心序列为中心碱基记为零,则一侧P的必需长度为160 bp,另一侧的P’的必需长度为80 bp,所以attP的必需长度为240 bp。相对而言,attB的必需长度短得多,零点一侧的B为11 bp,另一侧的B,也是11 bp,所以attB仅23 bp。由于线性的λDNA整合进细菌染色体DNA中,在λ原噬菌体DNA的两边各有一个att位点,但这两个位点是重组的产物,不同于原来的attB和attP。原噬菌体位于这两个新的att位点之间,原噬菌体左边的位点attL由序列BOP'组成,右边的attR由序列POB'组成。

attB和attP中的B、B’和P、P’的序列各不相同,只有O序列是完全相同的。所以这里是位点专一重组发生的位置。λDNA整合过程中既没有DNA的降解,也没有DNA的合成,只是attP和attB两个位点结合后,在一种DNA结合蛋白质Int的拓扑异构酶和一种称为整合宿主因子IHF的细菌蛋白的活性催化下,使两个DNA分子的各一条单链断裂,在一瞬间旋转后仍在Int作用下连接成半交叉,形成重组中间体即Holliday结构,接着另外两条单链通过同样的过程断裂重接,从而完成了重组。

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