Gen, genomics và NST p2

CHƯƠNG II: GEN, GENOMICS VÀ
NHIỄM SẮC THỂ


MINI-TEST


Một dòng tế bào gốc được cảm ứng để biệt hóa thành tế bào cơ. Nhân tế bào được
tách chiết từ dòng tế bào gốc sau 0, 1, 2 và 4 ngày cảm ứng. Nhân tách chiết được
xử lý với DNAse. Tiến hành tách chiết ADN và xử lý cắt với enzyme giới hạn có vị
trí cắt ở 2 đầu ngồi gen X và gen Y. Phân tích sản phẩm cắt bằng phương pháp
Southern blot sử dụng mồi đánh dấu đặc hiệu cho gen X hoặc gen Y. Kết quả
Southern blot chỉ ra ở hình bên trái. Lặp lại thí nghiệm nhưng không xử lý DNAse.
Kết quả Southern blot chỉ ra ở hình giữa. Tiến hành tách chiết ARN ở mẫu cảm ứng
sau 0, 1, 2 và 4 ngày, và tiến hành phương pháp Northern blot sử dụng mồi đánh
dấu đặc hiệu cho gen X hoặc gen Y. Kết quả Northern blot chỉ ra ở hình bên phải.

a. Giải thích sự khác nhau giữa 2 kết quả Southern blot ở hình bên trái và ở giữa?
b. Giải thích kết quả Northern blot ở hình bên phải?
c. Hãy cho biết liệu có thể gen X hay gen Y mã hóa cho protein đặc hiệu cho tế bào cơ?
d. Hãy cho biết liệu có thể gen X hay gen Y là house-keeping gene khơng?
e. Nếu enzyme histon acetylase bị bất hoạt thì liệu kết quả thu được ở cả 3 hình trên có
thay đổi khơng?


NỘI DUNG CHƯƠNG II
(tiếp theo)
4. Các yếu tố di truyền chuyển vị
- Yếu tố di truyền chuyển vị trong hệ gen tế bào nhân sơ
- Yếu tố di truyền chuyển vị trong hệ gen tế bào nhân thực
5. Các ADN của cơ quan tử

- ADN ty thể
- ADN lục lạp
6. Hệ gen học (genomics)
- Hệ gen học cấu trúc (Structural genomics)
- Hệ gen học chức năng (Functional genomics)
- Hệ gen học so sánh (Comperative genomics)



YẾU TỐ DI TRUYỀN CHUYỂN VỊ
- Là những ADN lặp lại nằm rải rác trong hệ gen, có khả
năng di chuyển sang các vùng khác nhau trong hệ gen (có
dạng tự di chuyển được, có dạng khơng tự di chuyển được
mà cần thêm yếu tố bổ trợ).
- Kích thước dao động từ vài trăm bp đến vài nghìn bp.
- Chia ra 2 dạng: dựa trên cách thức nhân lên và chèn vào hệ
gen, bao gồm
• ADN transposon
• retrotransposon (thơng qua ARN)



YẾU TỐ DI TRUYỀN CHUYỂN VỊ
- Ở sinh vật nhân sơ: chủ yếu là ADN transposon
- Ở sinh vật nhân thực: chủ yếu là retrotransposon, tuy
nhiên vẫn có ADN transposon


YẾU TỐ DI TRUYỀN CHUYỂN VỊ Ở PROKARYOTE
- Có 2 dạng chính:

đơn giản nhất là IS element (Insertion sequence)
Transposon Tn
IS element có cấu trúc bao gồm: gen mã hóa cho transposase
giúp cho việc chuyển vị, đoạn trình tự lặp lại đảo chiều. Trình tự
đích ở ngồi cùng là trình tự lặp cùng chiều.


- Ngồi các IS element, ở vi khuẩn cịn có các đoạn ADN có khả
năng di chuyển với kích thước dài hơn, kí hiệu là transposon Tn.
Các Tn thường được giới hạn ở hai đầu bởi cùng một loại IS.
- Các Tn thường mang thơng tin di truyền mã hóa cho các protein
kháng kháng sinh.
- Ví dụ: transposon Tn3, transposon Tn9, transposon Tn10

Cấu trúc của transposon Tn9


Cơ chế di
chuyển
của IS
element


YẾU TỐ DI TRUYỀN CHUYỂN VỊ Ở EUKARYOTE
-Ở sinh vật nhân thực: chủ yếu là retrotransposon, tuy nhiên vẫn
có ADN transposon
-ADN transposon được tìm thấy ở ngơ qua nghiên cứu của Barbara
McClinclock vào những năm 1940s, bao gồm yếu tố phân tán Ds
(dissociation elements) và yếu tố hoạt hóa Ac (activator element),
gây hiện tượng đốm màu ở hạt ngô.

Ac - Activator element - giống như IS element ở vi khuẩn, có mang
gen mã hóa cho transposase, có khả năng tự di chuyển
Ds - Dissociative element - giống như Ac element nhưng thiếu gen
mã hóa cho transposase, do đó khơng thể tự di chuyển mà phải phụ
thuộc vào Ac element.


YẾU TỐ DI TRUYỀN CHUYỂN VỊ Ở EUKARYOTE
-Retrotransposon bao gồm:
LTR retrotransposon (long terminal repeat)
Non-LTR retrotransposon:
•LINEs (Long Interspersed Elements)
•SINEs (Short Interspersed Elements)


LTR retrotransposon (long terminal repeat)
- LTR retrotransposon phổ biến ở nấm men (ví dụ: Ty elements) và ở
ruồi giấm (ví dụ: copia elements. Ở người, LTR retrotransposon
chiếm khoảng 4% ADN hệ gen.
Cấu trúc của LTR retrotransposon


Cơ chế di chuyển của LTR retrotransposon:
- Đoạn ADN của LTR retrotransposon khơng bị cắt và chèn vào
vị trí đích mà được phiên mã thành bản sao ARN.
- Phân tử ARN được phiên mã ngược tạo ra ADN nhờ sự xúc tác
của reverse transcriptase.
- Bản sao ADN được cắt và chèn vào vị trí đích trên hệ gen nhờ
sự xúc tác của integrase (giống với quá trình cắt và chèn được
xúc tác bởi transposase).

- LTR retrotransposon chứa gen mã hóa cho reverse transcriptase
and integrase.
Cơ chế “copy-and-paste”








Bằng chứng bằng thực nghiệm chứng tỏ quá trình chuyển vị của
LTR retrotransposon thơng qua bản sao ARN. Thí nghiệm sử dụng
LTR retrotransposon ở nấm men, là Ty element.



Non-LTR retrotransposon:
Ở động vật có vú, dạng retrosposon khơng chứa vùng LTR là phổ
biến hơn (Non-LTR retrotransposon).
Non-LTR retrotransposon có hai dạng chính là:
• LINEs (Long Interspersed Element)
• SINEs (Short Interspersed Element)
Ở người, LINEs có kích thước khoảng 6 kb, SINEs có kích thước
khoảng 300 bp.
Sự chuyển vị của Non-LTR retrotransposon: thông qua bản sao
ARN


• LINEs (Long Interspersed Element)

- Ở người có 3 họ chính gồm: L1, L2 và L3.
- LINEs xuất hiện ở khoảng 900,000 vị trí khác nhau trên hệ gen,
chiếm khoảng 21% hệ gen người.
- Cấu trúc của LINE: ORF1 ≈ 1 kb, ORF2 ≈ 4 kb. ORF 1 mã hóa
cho protein liên kết với ARN, ORF2 mã hóa cho enzyme
reverse transcriptase và ADN endonuclease