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1、大肠杆菌基因型（大肠杆菌基因型（Genotype）及遗传符号说明）及遗传符号说明2010-01-31 20:18:06 来源：易生物实验 浏览次数：1271 网友评论 0 条 能观察到的特征叫做大肠杆菌的表现型 （Phenotype），把引起这种变化的基因构成叫做大肠杆菌的基因型（Genotype）。具有不同基因型的菌株表现出不同的特性。关键词：关键词：遗传基因符号大肠杆菌基因型 Genotype 遗传符号实验室的一般大肠杆菌拥有 4288 条基因，每条基因的长度约为 950bp,基因间的平均间隔为 118bp（基因）。E.coli 基因组中还包含有许多插入序列，如 -噬菌体片段和一些其他特殊
2、组份的片段，这些插入的片段都是由基因的水平转移和基因重组而形成的，由此表明了基因组具有它的可塑造性。利用大肠杆菌基因组的这种特性对其进行改造，使其中的某些基因发生突变或缺失，从而给大肠杆菌带来可以观察到的变化，这种能观察到的特征叫做大肠杆菌的表现型 （Phenotype），把引起这种变化的基因构成叫做大肠杆菌的基因型（Genotype）。具有不同基因型的菌株表现出不同的特性。分子克隆中常用的大肠杆菌及其遗传标记按 Demerec 等 1966 年提出的命名原则，采用的菌株所有的基因都假定处于野生型状态，除非在基因型上另外注明。大肠杆菌基因型的表示方法（大肠杆菌基因型的表示方法（Demerec,
3、 et, al. 1966）：）：一、一般规则：一、一般规则：1、根据基因产物或其作用产物的英文名称的第一个字母缩写成 3 个小写斜体字母来表示。例如：DNA Adenine Methylasedam。2、不同的基因座，其中任何一个突变所产生的表型变化可能相同，其表示方法是在 3 个小写斜体字母后加上一个斜体大写字母来表示区别。例如：RecombinationrecA、recB、recC。3、突变位点应通过在突变基因符号后加不同数字表示。如 supE44（sup 基因座 E 的 44位突变）。如果不知道几个等位基因中哪一 /几个发生了功能性突变，则用连字符“ -”代替大写字母，如 trp-31
4、。4、细菌的基因型中应该包含关于其携带的质粒或附加体的的信息。这些符号包括菌株携带的质粒或附加体、质粒或附加体上的突变基因座和突变位点。其基因符号应与基因座的表示符号明显区别，符号的第一个字母大写、不斜体并位于括号内；质粒或附加体上的突变基因座和突变位点的基因符号的表示方法与染色体上突变基因座、突变位点的符号相同。5、对于携带附加体的菌株的完整基因型描述应包括附加体的状态（游离或整合）。以 F因子为例，F-:F 因子缺失； F+:自主性 F 因子，不携带任何遗传可识别染色体片段； F:携带有遗传可识别细菌染色体片段的自主性 F 因子；Hfr:整合到染色体上的 F 因子（ high freque
5、ncy of recombination）。当这些质粒或噬菌体片段变异或缺失时，用（）“或 ”/“等以区别。例如：/F traD36、proAB、lac I q、lacZ. M156、某个基因或某个领域缺失时，在其基因型前面加上“ ”表示。例如： lac-proAB 基因缺失时它的基因型表示为 （lac-proAB）。7、由于某种基因的变异导致大肠杆菌可以明显观察到特征变化，有时也用其表现型代替基因型进行表示。例如：某些抗药性的获得或丧失，用如下方式表示： Streptomycin 抗性Str +或 Str r，Ampicillin 敏感性 Amp-。（第一个字母要大写 ，“+”或“r”表示有
6、抗性 ，“-”表示无抗性或敏感）。8、根据某些特异性蛋白的变异及其导致的结果变化进行表示。例如：TH2 菌株上有一种基因型表示如下：hsdS20 （rB-、mB-），其中 S20 代表特异性识别蛋白发生变异，（）中的 rB-、mB-表示由于 S20 的变异而导致 B 株来源的 hsdR 和 hsdM 的功能缺失。9、蛋白质的名称与对应的基因或等位基因相同，但不用斜体，且首字母大写，如， UvrA、 UvrB。二、基因符号和意义（见表二、基因符号和意义（见表 1）三、主要的基因型说明三、主要的基因型说明 1、基因重组相关的基因型、基因重组相关的基因型recA （Recombination）功能：
7、recA 基因表达 ATP 依赖型 DNA 重组酶，它在 -噬菌体与基因组 DNA 的溶原重组时起作用，同时具有对 DNA 放射性损伤的修复功能。由 recA 基因的变异所产生的基因型使同源或异源 DNA 的重组不能进行，保持插入 DNA 的稳定性，对 DNA 的转化有利。一个菌株的基因型如果是 recA,则说明此菌株的表现型是重组缺陷的。recB （Recombination）功能：recB 基因表达 ATP 依赖型 DNase 和核酸外切酶 V 的一个亚基，对 recA 的 DNA重组酶起辅助和促进作用。DNase 催化双链 DNA 的解旋和解链，核酸外切酶 V 催化单链DNA 的裂解，在
8、 DNA 的重组和损伤修复中发挥重要作用。recB 基因的变异导致其 DNA重组和修复功能丧失，保证了外源 DNA 的稳定，有利于 DNA 转化。recC （Recombination）功能：recC 基因表达四种酶，即核酸外切酶 V,ATP 依赖型的核酸内切酶，解旋酶及 ATP酶，它们和 recA, recB 所表达的酶相互协调作用，在 DNA 的重组及放射性损伤的修复中发挥作用。recC 基因的变异导致 DNA 重组功能缺失，保证外源 DNA 的稳定性。2、甲基化相关的基因型、甲基化相关的基因型dam （DNA adenine methylase）功能：dam 基因表达 DNA 腺嘌呤甲基
9、化酶，它能催化特异序列 GATC 中 A 的甲基化，保证 DNA 免受限制性核酸内切酶 Mbo I 的切断，同时在 DNA 复制时也起一定的辅助作用。dam 基因的变异导致腺嘌呤（A）甲基化酶活性的缺失，使腺嘌呤（A）不被甲基化，易于获得非甲基化质粒。dcm （DNA cytosine methylase）功能：dcm 基因表达 DNA 胞嘧啶甲基化酶，它能特异性识别 DNA 双链上的 CCWGG 序列，并使第二个 C 甲基化，即 CmCWGG,避免 DNA 受到相关限制酶的切断。dcm 基因的导致胞嘧啶甲基化酶活性缺失，使外源 DNA 上的 C 不被甲基化，易于获得非甲基化质粒。mcrA （
10、Modified cytosine restriction protein a）功能：mcrA 基因表达大肠杆菌防御体系中起重要作用的 mcrA 酶，这种酶能特异性地作用于外来 DNA 上的被甲基化的胞嘧啶序列，即 C5mCGG 特异序列，使之分解，对大肠杆菌本身起保护作用。mcrA 基因的变异，导致上述功能缺失，对外来 DNA 中被甲基化的胞嘧啶特异序（C5mCGG）失去作用，有利于限制酶及甲基化酶的克隆体的稳定。mcrB, C （Methyl cytosine-specific restriction）功能：mcrB, C 基因表达两种特异性蛋白，即 mcrB 蛋白和 mcrC 蛋白，它们
11、在大肠杆菌的防御系统中起重要作用。一般情况下，只有这两种蛋白同时存在时才表现出活性， mcrC 具有识别和调节功能，它能特异性的结合到外源 DNA 上被甲基化的胞嘧啶（C）的特异序列 G5mC 上，然后由 mcrB 蛋白切断（mcrB 蛋白是特异性切断外来 DNA 中 G5mC 序列的限制性核酸内切酶），防御外来 DNA 的侵入。mcrB, C 基因的变异，使上述的对外来 DNA 的防御作用缺失，对质粒的转化有利。mrr （Methylation requiring restriction）功能：mrr 基因是大肠杆菌细胞防御系统中重要的基因之一，它能严格限制被甲基化的外源 DNA 的介入。另
12、外，它对限制酶 Acc，CviR ，Hinf I（Hha ），Nla ，Pst 以及 N6-腺嘌呤甲基化酶和 C5-胞嘧啶甲基化酶活性有明显的抑制作用。mrr 欠损株（基因型）可用于含有 N6-mA 和 C5-mC 的 DNA 的转化。另外，含有此基因型的菌株也可用于限制酶和甲基化酶的克隆体。hsdM （Host specificitive defective）Map position: 99 min功能：hsdM 基因所表达的 DNA 甲基化酶是 I 型限制酶复合体（具有对 DNA 切断和修补的双重功能）的一部分，它能使 DNA 双链上的 AA （双腺嘌呤） 甲基化，保护宿主 DNA 不被分
13、解。hsdM 的变异使细胞内的 DNA 不被甲基化，易于获得非甲基化质粒。3、点突变相关的基因型、点突变相关的基因型 mutS （Mutator）功能：mutS 基因表达的蛋白具有识别 DNA 上错配序列的功能，并能修复其错配序列（GCAT），防止基因突变。mutS 基因的变异导致 DNA 的错配序列不能得到修复，容易发生基因突变，这对于利用点突变进行基因改造是有利的。mutT（Mutator）功能：野生大肠杆菌在进行 DNA 复制时，细胞中的 8-OXO-dGTP 插入模板 DNA 中的 DA位点的效率几乎与插入 DC 位点的效率相同，导致 A-T 转换成 G-C,使 DNA 产生变异。而m
14、utT 蛋白就是特异性地降解 8-OXO-dGTP 成为单磷酸盐（8-OXO-dGMP），这种单磷酸盐状态的 G（鸟嘌呤） 不能作为底物进行 DNA 合成，从而防止了上述的基因突变。 mutT 基因的变异使细胞中 8-OXO-dGTP 浓度增高，AC 的突变几率增大，有利于利用点突变进行基因改造。dut （dUTPase）功能：dut 基因表达脱氧尿嘧啶三磷酸核苷酸水解酶（dUTPase），它能水解 dUTP 成为dUMP,使细胞体内 dUTP 的浓度维持在较低的水平，尿嘧啶（U）就不易掺入到 DNA 中，避免了基因发生 AU 的突变。dut 基因发生突变使 dUTPase 活性缺失，导致 d
15、UTP 浓度升高，碱基 U（尿嘧啶）极易掺入到 DNA 中，使其发生 AU 的基因突变，有利于利用点突变进行基因改造。ung （Uracil DNA glycosylase）功能：ung 基因表达尿嘧啶 -N-糖苷酶，这种酶能特异性识别 DNA 单链或双链上发生突变的尿嘧啶残基，并从 DNA 上水解去除尿嘧啶残基，防止 DNA 发生突变。ung 基因的变异导致上述功能缺失，有利用点突变。uvrB （Ultraviolet）功能：uvrB 基因表达核酸外切酶中的 b 亚基，这种核酸外切酶具有 DNA 的切补功能，对紫外线损伤的 DNA 有修补作用。uvrB 基因的变异使细胞中核酸外切酶切除变异碱
16、基的活性缺失，有利于点突变。4、核酸内切酶相关的基因型、核酸内切酶相关的基因型hsdR （Host specificity defective）功能：hsdR 基因表达 I 型限制酶 EcoK （K12 株） 或 EcoB （B 株），在大肠杆菌细胞中起到一种”抗体“的作用，对外来的各种 DNA 有严格的限制。HsdR 基因的变异导致菌株细胞内的 I 型限制酶 EcoK 或 EcoB 活性缺失，这对于外来基因的导入及质粒转化是有利的。hsdS （Host specificitive defective）功能：hsdS 所表达的特异性蛋白是 I 型限制酶 EcoK 或 EcoB 复合体中的一部分，它专门负责 hsdR 酶和 hsdM 酶对 DNA 序列的特异识别。hsdS 基因的变异使 hsdR 和 hsdM 不能正确识别其作用的特异 DNA 序列，可以保持插入 DNA 的稳定性。endA （Endonuclease）功能：endA 基因表达非特异性核酸内切酶，它能使所有
