第16章
概念题
反转录因子指以RNA为介导通过反转录来移动，以cDNA形式整合到基因组中的遗传因子。这些因子是真核生物所特有的，并是可转移DNA的主要形式。
反转录因子可分为两类主要的家族。病毒家族包括反转录病毒和在结构和转座机制上类似于反转录病毒的的非病毒转座子（它们被称为反转录转座子）。非病毒家族包括与­反转录病毒的结构和转座机制不同的自由转座子（它们被称为反转座子）和因得到外来的反转录酶的反式作用而发生偶然移动的DNA序列，这些序列称为反转录序列，细­胞mRNA中与之对应的是反转录基因。
反转录病毒
一种必须整合到寄主基因组才能复制，且复制以RNA为中间体的病毒，其特征是两侧具有LTRs和三个开放阅读框gag，pol，env。其中pol编码反转录酶­，它只在真核生物中发现。
反转录转座子
一种有反转录病毒特征但缺少形成感染粒子能力的移动因子，
反转座子 .
与反转录病毒的结构和转座机制不同，但可编码反转录酶的自由转座子。
反转录序列
结构与反转录子相似，但失去了反转录酶整合酶功能的移动因子，其需反式提供。
简答题
1．    列出转染病毒正链RNA掺入到宿主双链DNA的详细过程。
答：
（1）病毒颗粒将正链RNA基因组携带到宿主细胞中。
（2）宿主tRNA与病毒RNA下游的US区域进行退火。
（3）反转录酶以tRNA作为引物开始合成负链DNA。
（4）反转录酶终止在模板的末端，形成强终止负链DNA。
（5）反转录酶的RNA酶H活性消化对应于R区的模板RNA的5`末端（RNA酶H能降解DNA与RNA杂合双链中的RNA链）。
（6）强终止负链DNA与病毒3`末端的R区退火。
（7）反转录酶催化强终止负链DNA延伸成一长负链DNA，而且其5`末端仍保留tRNA引物。
（8）切除tRNA引物。
 (9）大部分病毒RNA被降解。
    （
10）由剩下的病毒RNA引发强终止正链DNA的合成，注意这一过程同样是由反转录酶以DNA作为模板催化完成。
    （ 11）强终止正链DNA与长负链DNA
3`末端的US区退火配对。
    （ 12）正链不断延伸直至全部合成。
        （ 13）负链合成以5`端 U3元件的3`末端合成。
2．    描述酵母Ty元件的结构。它与反转录病毒有何相似之处？为什么它不形成感染粒子？
答：
Ty元件的每一端均是一个同向重复序列，称为δ元件（delta
element）。Ty元件有两个可读框，与反转录病毒的gag和pol基因具有同源性。第二个可读框的翻译需要核糖体的移码，正如反转录病毒的pol基因。T­y元件缺少env基因，因此不产生感染性颗粒
3．    列出病毒和非病毒超家族反转录转座子之间的4种差异。
答：

病毒超家族成员含有长末端重复序列LTR、编码反转录酶或整合酶的可读框以及内

含子，但非病毒反转录转座子并不含有这些序列。同样，病毒反转录转座子的整合会在靶位点产生一段4～6个核着酸的短重复序列，而非病毒反转录转座子则产生7～2­1个核着酸重复序列。
4 IS元件整合到靶位点时会发生什么？
答：由于在转座子插入之前已产生一个交错切口，而且这一交错切口在转座子插入后被填补，因此导致靶位点序列重复。

5当（
l）DNA在两个同向重复之间（2）DNA在两个反向重复之间发生重组的效应各是什么？
答：

同向重复序列之间的重组会导致重复序列之间DNA序列发生缺失。反向重复序列之间的重组则会使重复序列之间的DNA序列发生倒位。
6 gag和pol基因的蛋白产物是怎样生成的？
mRNA编码的Env蛋白是怎样生成的？
答：
反转录病毒的所有结构蛋白均由单个初级转录物翻译合成，其中第一个合成的蛋白为

Gag蛋白。为了合成Pol蛋白，Gag基因的终止密码子必须被抑制或者核糖体移动读码框。这样，Pol只是以Gap－Pol融合蛋白的状态存在，最后由病毒蛋­白酶剪切。Env蛋白是通过mRNA可变剪接合成的。
7蛋白酶为什么对反转录病毒生活史很重要？
答：
翻译Gag蛋白、Pol蛋白和Env蛋白之后，病毒蛋白酶分别将其切割成两到三个有活性的病毒蛋白片段。
8 列出一个转座子插入到一个新位点所要求的步骤。
答：

首先，在靶位点处产生一个交错切口，切出转座子。接着，转座子与靶位点连接。最后，填补插入位点两侧的单链区。
9噬菌体整合到宿主基因组后，4～6个宿主DNA的核着酸被复制，这是为什么？这与转座子插入新位点有何相似之处？另外，两个核着酸从5`
U3的5`和3`被切除，这意味着遗传信息从反转录病毒中被丢失吗？
答：
由于反转录病毒整合酶（retrovirai
integrase）在整台位点切开一个交错切口，造成靶位点重复。插入之后，填补切口产生重复序列。转座酶在靶位点产生同向重复序列。病毒基因组每侧两个核着­酸的缺失并不会导致类似基因组另一端的序列的其他拷贝的丢失。
10什么是杂种不育？是怎样引起的？
答：
    杂种不育（hybrid dysgenesis）是出现在果蝇(Drosophila
melanoggaster)特定品系杂交后代中的一系列染色体畸型（chromosome
abnormalities）。这些染色体畸型是由一个亲染色体中转座P元件活性引起的。如果母本不含P元件，则会激活P元件活性，
    产下的卵细胞缺失P元件编码的转座阻遏蛋白。
11反转录病毒怎样获得像onc基因这样的细胞基因？获得此类基因会对反转录病毒基因产生影响吗？一个反转录病毒怎样才会丢失如pol和env这样的重要的基因­而复制？
答：

当整合的原病毒和邻近细胞基因之间出现缺失，反转录病毒可获得细胞基因。原病
   毒启动子起始的转录产生一个融合
mRNA，剪接之后被包装进病毒颗粒。当病毒获得宿主
DNA时可丢失诸如 pol或
env等反转录病毒基因，但这样的病毒不能自身进行复制，必须依赖于野生型病毒的辅助。
12你如何证明Ty元件在转座时经历了一个RNA中间体？
答：
构建一个含有内含子与标记δ元件的人工Ty元件。采用诱导型
GAL启动子合成大
量Ty元件的mRNA。从而使这一元件整合到基因组新位点的转座频率增加。检测新插入的Ty元件。若它们具有标记δ元件但缺少内含子，则它们必然是通过RNA
中间体。
13反转录病毒与反转录转座子有什么不同？
答：反转录转座子的动是指通过RNA实现转座的遗传元件。反转录病毒是由一系列反转录转座子构成含RNA基因组的侵染性颗粒。
14
在什么过程中会形成一个共整合体？它的结构是什么？
答：

在复制转座中会形成共整合体（cointegrant），其中含有两个方向相同的转座子拷贝，并由原有复制子隔开。
15描述两种转座子引起基因组重排的方式。
答：

转座子转座时能够导致宿主序列的缺失、重复或插入。另外，转座子通过宿主重组系统导致基因组重排。
问答题
1．即使不携带癌基因，反转录病毒依然会导致癌变转化。列举这种现象发生的三种方式。
．答：

野生型反转录病毒在插入宿主染色体时能够引起致癌性转化。结果引起了。c-onc基因的不正确表达。如果前病毒插入到c-onc基因的第一个内含子(并且插入方­向与该基因的方向相同)，c-onc基因将被反转录病毒LTR的强启动子所转录。这就提高了c-onc蛋白的水平，使c-onc失去了正常的转录控制。如果前病­毒以与基因相反的方向插入，它会激活一个转录c-onc的偶然启动子。如果病毒的增强子激活了正常c-onc基因的启动，那么即使是插入到v-onc的下游也会­刺激c-onc基因的表达
2
简述大肠杆菌的插入序列，并指出它们对自发突变的重要性。
  答：。

插入序列（IS）是可以转座的遗传元件，它们只插入自我复制的DNA中，如细菌和噬菌体的染色体及质粒。大肠杆菌中，有几种不同的IS元件，长度都是0.7～1­.5kb。每种都有特定核苷酸序列，有的编码转座酶，负责启动特定IS的转座。一般来说，每个IS的两端都有一对短的反向重复，长约9～41
bp（图A8.
l），转座酶似乎就是通过识别这些反向重复序列起始转座的；也就是说，特异的转座酶和反向重复序列对转座都很重要。转座的另一个性质是每个IS的两端都与宿主D­NA的短正向重复序列（3～13bp）相连；这是宿主DNA上的靶位点，在转座过程中该位点被复制。转座
时，IS向基因组中新的位置随机地移动。通常，它插入一个结构基因产生突变表型，有时是因为编码序列受到阻断，有时则因为IS元件含有多种转录或翻译的终止信号­。另外，IS可插入操纵子的操纵基因一启动子区域，导致整个操纵子被关闭，但偶尔操纵子的表达也会变为组成型。当IS含有一个正确定向的启动子时，可以转录细菌­操纵子。因为这个启动子不受调节细菌操纵子的正常调控蛋白调控，产生的

效果类似于操纵基因组成型突变。所以，IS元件的转座是自发突变的一个重要来源。必须意识到这些突变不能被碱基类似物或移码突变诱变剂诱导和回复。大肠杆菌中有­几种不同的IS元件，拷贝数在l～5。
3 分析比较细菌转座子的结构与特点。
答：

1974年，随着发现与抗生素抗性有关的基因可以在质粒与细菌的染色体之间转移，科学家发现了转座子。转座子比IS元件大很多（一般为2～20kb），它们至少­含有一个基因，给宿主带来可遗传的标记，一般是对一种或多种抗生素的抗性。这是一种非常有用的性质，因为每种质粒可以用一种转座子“标记”，这样通过对药物的抗­性表型可以简单地检测质粒的存在和转移；同样，可以轻易地观察到转座。
    转座子Tn5(图
A8.2)长5.7kb，是一种结构最简单的转座子；它由三个成分组装而
成：一个长中心区（2～7kb）,含有卡那霉素的抗性基因，两端为一对IS元件，每个长1.5skb，方向相反。其他的转座子两端为不同的IS元件，有时两个I­S同向。这些转座子的转座类似IS元件，转座过程中宿主的一个序列或DNA靶位点被复制。发生转座首先是因为任意一个IS序列或两个IS序列同时起作用，编码一­个转座酶（在某些元件中；如Tn5，一个IS只有部分功能，不能编码一个有活性的转座酶）；其次，转座子两端通常有一对与IS特异的反向重复序列：无论IS元件­是正向还是反向的，这些末端重复序列都存在。
还有一种可能性：任一对IS元件可以相互作用使它们之间的任意序列转座，这样任一个基因都可以在两端连上两个同样的IS元件成为转座子；这个性质已被用构建重组
DNA分子。
Tn5因为其组件的组成被称为集成转座子。其他转座子，如复杂的转座子的结构是不同的；它们两端不是一对IS而是一对反向重复，编码转座所需蛋白的基因位于转座­子的中心区。