常染色體上的基因

1、2 常染色體上的基因常染色體上的基因三三 哺乳動物的性別與哺乳動物的性別與SRY序列序列1959年，年，Jacob.P.A 發(fā)現(xiàn)人類中發(fā)現(xiàn)人類中2A XXY1960年，年，F(xiàn)raccaro.M 等發(fā)現(xiàn)等發(fā)現(xiàn) 2A XXXY早期認(rèn)為早期認(rèn)為H-Y基因基因(histocompatbility Y antigen) 166aa1984年年Anne.Mclaren (Medical Research Councils Mammalian Development Unit ) 發(fā)現(xiàn)無發(fā)現(xiàn)無H-Y抗原的小鼠，表現(xiàn)為雄性抗原的小鼠，表現(xiàn)為雄性人類中發(fā)現(xiàn)的變異體：人類中發(fā)現(xiàn)的變異體： XX 男性，男性，XY

2、女性女性1987年年,David page 提出了提出了Testis-determining factor gene在人類中簡寫為在人類中簡寫為TDF, 在小鼠中簡寫為在小鼠中簡寫為Tdy繼而繼而 他克隆了他克隆了Y染色體上的此斷染色體上的此斷DNA序列，序列，140kbZinc-finger protein90年年,P.Goodfellow (Imperial Cancer Research Fund)發(fā)現(xiàn)病例發(fā)現(xiàn)病例 XX男性不含男性不含ZFY 基因，克隆了另外一段基因基因，克隆了另外一段基因35kb ,稱之為稱之為 Sex determining region Y,簡寫為簡寫為SRY,小

3、鼠中小鼠中簡寫為簡寫為Sry (91.5.9 Nature)以后從該區(qū)域分離出一段序列以后從該區(qū)域分離出一段序列,編碼編碼223aa的多肽的多肽,為轉(zhuǎn)錄因?yàn)檗D(zhuǎn)錄因子，有一個(gè)子，有一個(gè)DNA結(jié)合域。結(jié)合域?；蜣D(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)：基因轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)：將將Sry序列克隆到噬菌體序列克隆到噬菌體L741中，中， f741為該片斷為該片斷f741 注射到受精卵中注射到受精卵中 再轉(zhuǎn)移到母體內(nèi)發(fā)育再轉(zhuǎn)移到母體內(nèi)發(fā)育胚胎總數(shù)雄性xx胚胎158 2無 ZFY ，含 Sry 拷貝產(chǎn)下小鼠數(shù)轉(zhuǎn)基因鼠93 5只(含Sry)2只為XY雄1只為XX 雄2只為XX 雌四四 性別分化與環(huán)境條性別分化與環(huán)境條(一一) 環(huán)境條件：環(huán)境條件：

4、 蜜蜂中：蜜蜂中： 蜂王和工蜂都由受精卵發(fā)育而成，但食性的蜂王和工蜂都由受精卵發(fā)育而成，但食性的差異導(dǎo)致性別不同。差異導(dǎo)致性別不同。(2n=32)Missisibi alligator 受精卵在不同溫度下的性別差異受精卵在不同溫度下的性別差異植物中植物中 ：黃瓜：黃瓜 氮肥氮肥 縮短日照縮短日照 雌花增多雌花增多 延長日照延長日照 雄花增多雄花增多(二二 )激素的影響激素的影響1 free-martin2 人類中激素的作用人類中激素的作用3 性反轉(zhuǎn)性反轉(zhuǎn)(Sex reverse) 五五 性別控制性別控制(一一)通過環(huán)境條件來控制性別通過環(huán)境條件來控制性別(二二)通過基因型控制性別通過基因型控制

5、性別 1 精子分離精子分離 2 控制受精的條件控制受精的條件 3 牛胚胎性別鑒定的研究牛胚胎性別鑒定的研究 胚胎性別鑒定方法：胚胎性別鑒定方法： 非侵害性的：非侵害性的： X相關(guān)酶活力測定相關(guān)酶活力測定 害性的：害性的： 核型分析等核型分析等Polemerase Chain Reaction (PCR) 技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用Cetus公司公司 Kary Mullis 博士博士85正式提出，正式提出，87年獲專利年獲專利Do. Pont 公司提出異議公司提出異議91年年2月底法院判月底法院判Cetus 公司勝公司勝PCR反應(yīng)的基本原理反應(yīng)的基本原理( see genetics )PCR反應(yīng)用于胚

6、胎鑒定：反應(yīng)用于胚胎鑒定：(Peura1991)(1) 牛卵體外受精和胚胎培養(yǎng)牛卵體外受精和胚胎培養(yǎng)未成熟的卵泡在未成熟的卵泡在TCM199培養(yǎng)基上培養(yǎng)，用解凍的精子受精，培養(yǎng)基上培養(yǎng)，用解凍的精子受精，24小時(shí)后，將其轉(zhuǎn)移到牛輸卵管上皮條件小時(shí)后，將其轉(zhuǎn)移到牛輸卵管上皮條件的培養(yǎng)基中的培養(yǎng)基中57天，可得到囊胚期的胚胎。天，可得到囊胚期的胚胎。 孵育過夜用于轉(zhuǎn)移孵育過夜用于轉(zhuǎn)移 用蛋白酶用蛋白酶K消化消化 99攝氏度變性攝氏度變性 得到得到A、B樣品，以同樣方法不加囊胚作對照樣品，以同樣方法不加囊胚作對照(2) 寡聚核苷酸引物的選用寡聚核苷酸引物的選用 牛牛DNA特異性引物，特異性引物，5端

7、引物相當(dāng)于端引物相當(dāng)于1.715衛(wèi)星衛(wèi)星DNA的第的第208227個(gè)個(gè)nt, 3 端引物相當(dāng)于端引物相當(dāng)于404423nt 牛牛Y染色體特異性引物染色體特異性引物 a:BRY4a重復(fù)序列重復(fù)序列 5端為端為11591178nt,3端端14391459nt b:BRY1重復(fù)序列一段，重復(fù)序列一段，5端引物端引物121nt,3端引物端引物281301nta+牛特異引物用于牛特異引物用于A樣品分析樣品分析b+牛特異引物用于牛特異引物用于B樣品分析樣品分析預(yù)計(jì)得到產(chǎn)物：兩種預(yù)計(jì)得到產(chǎn)物：兩種301bp的的Y特異性產(chǎn)物，一種特異性產(chǎn)物，一種216nt的非特異性產(chǎn)物的非特異性產(chǎn)物(3) 胚胎樣品的胚胎樣品

8、的PCR擴(kuò)增擴(kuò)增(4) PCR產(chǎn)物分析產(chǎn)物分析 Mark A B CK3012164 Y染色體特異染色體特異DNA序列的獲得序列的獲得 female DNA male DNAsonication mboI cut100 1 mixed dsDNAwas isolated on hydroxylapatite chromatograph.TypeI: both strands were derived from female DNATypeII: one strand is from sheared female DNA,one is from MboI cut male DNATyoeIII:

9、 both strands from MboI cut male DNA BamH1 +T4DNA ligaseadd to the above mixtureof DNA fragmentonly TypeIII hybrids can becloned since only these hybrids PBR322 plasmid(4362bp)contain the sequence GATC atboth ends.MboI 5 GATC BamH1 . GGATCC CTAG CCTAGG (三三)性別控制的應(yīng)用性別控制的應(yīng)用1畜牧業(yè)：精氨酸法、電泳法、雛雞自別雌雄品系畜牧業(yè)：精氨酸

10、法、電泳法、雛雞自別雌雄品系 ZkZk (快羽雄快羽雄)x ZKW (慢羽雌慢羽雌) ZkZK (慢羽雄慢羽雄) , ZkW (快羽雌快羽雌) 2 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)：性反轉(zhuǎn)法、種間雜交、單性生殖水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)：性反轉(zhuǎn)法、種間雜交、單性生殖3 養(yǎng)蠶業(yè)：人工單性生殖、性別標(biāo)記系統(tǒng)養(yǎng)蠶業(yè)：人工單性生殖、性別標(biāo)記系統(tǒng)六性別畸形六性別畸形(一一)性染色體與性別畸形性染色體與性別畸形1 睪丸退化癥睪丸退化癥(Klinefelters syndrome)核型一般為核型一般為47 XXY,少數(shù)為少數(shù)為48XXXY2 卵巢退化癥卵巢退化癥(Turners syndrome)核型一般為核型一般為45 XO,此外還有此外還有

11、XO/XX嵌合體嵌合體3 XYY(及超及超Y)4 多多X女人女人Barr小體在小體在2個(gè)以上個(gè)以上5 多多X男人男人48XXXY,49XXXXY(二二)發(fā)生機(jī)制發(fā)生機(jī)制(三三)基因與性別畸形基因與性別畸形男性假陰陽人男性假陰陽人(Testicular feminingntiun)核型核型2A XYX染色體上染色體上Tfm位點(diǎn)位點(diǎn)七七 伴性遺傳伴性遺傳(Sexlinkage inheritance)(一一)X染色體上基因的遺傳染色體上基因的遺傳1 隱性隱性經(jīng)典的例證為果蠅白眼性狀的遺傳經(jīng)典的例證為果蠅白眼性狀的遺傳 紅眼紅眼(雌雌) X 白眼白眼(雄雄)F1 紅眼紅眼(雌、雄雌、雄) F2 紅眼

12、紅眼: 白眼白眼3：1，紅眼雄：白眼雄，紅眼雄：白眼雄1：1 測交驗(yàn)證：測交驗(yàn)證：F1 紅眼雌紅眼雌 X 白眼雄白眼雄紅眼：白眼紅眼：白眼1：1，雌雌 ： 雄雄 1：1 X+Xw X Xw Y X+Xw XwXw X+Y XwY人類中的伴人類中的伴X隱性遺傳隱性遺傳(Sex-linked recessive inheritance,XR)例例1：Hemophilia A 型型 和和B型型A型基因在型基因在Xq28,VIII因子全長因子全長186kb,約占約占X染色體的染色體的0.1%例例2：color blindness我國男子發(fā)病率為我國男子發(fā)病率為7，女性患者只有，女性患者只有0.4%。X

13、連鎖隱性遺傳特點(diǎn)：連鎖隱性遺傳特點(diǎn)：(1)男性患者遠(yuǎn)多于女性，系譜中往往只有男患者。男性患者遠(yuǎn)多于女性，系譜中往往只有男患者。(2)性狀從得病的男人通過他的女兒傳給他外孫的半數(shù)。性狀從得病的男人通過他的女兒傳給他外孫的半數(shù)。(3)男性患者的子女正常，不連續(xù)遺傳。男性患者的子女正常，不連續(xù)遺傳。(4)一個(gè)與一個(gè)與X連鎖的基因永遠(yuǎn)不會從父親直接傳給兒子。連鎖的基因永遠(yuǎn)不會從父親直接傳給兒子。(5)由于交叉遺傳，男性患者的兄弟、外祖父、姨表兄弟、外由于交叉遺傳，男性患者的兄弟、外祖父、姨表兄弟、外孫可能是患者，其他親屬不可能是患者。孫可能是患者，其他親屬不可能是患者。2 顯性顯性例：抗維生素例：抗維

14、生素D佝僂癥佝僂癥遺傳特點(diǎn)：遺傳特點(diǎn)：(1)患者雙親必有一方患有此病。女性患者多于男性，但患者雙親必有一方患有此病。女性患者多于男性，但 是女性患者病情較輕。是女性患者病情較輕。(2)男性患者的后代中，女兒都是患者，兒子正常。男性患者的后代中，女兒都是患者，兒子正常。(3)女性患者的后代中，子女各有女性患者的后代中，子女各有1/2的發(fā)病可能性。的發(fā)病可能性。(4)未患病的后代真實(shí)遺傳，不會患病。未患病的后代真實(shí)遺傳，不會患病。(二二) Y染色體的遺傳染色體的遺傳Holandric(三三)從性遺傳從性遺傳(八八)Lyon假說假說1949年年Barr發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)Sex-chromatin body(B

15、arr body)dosage compensation effectLyon hypothesis(1)正常哺乳動物的體細(xì)胞中，兩條正常哺乳動物的體細(xì)胞中，兩條X染色體中只有一條在遺傳染色體中只有一條在遺傳 上有活性，另一條在遺傳上無活性。上有活性，另一條在遺傳上無活性。(2)失活是隨機(jī)的。在同一哺乳動物的體細(xì)胞中，有些父源失活是隨機(jī)的。在同一哺乳動物的體細(xì)胞中，有些父源X染染 色體失活，有些為母源失活。色體失活，有些為母源失活。(3)失活發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期。失活發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期。(人類在胚胎發(fā)育人類在胚胎發(fā)育16天時(shí)天時(shí))(4)雜合體雌性在伴性基因的作用上是嵌合體雜合體雌性在伴性基因

16、的作用上是嵌合體(mosaic)。證據(jù)：人類中證據(jù)：人類中 葡萄糖葡萄糖6磷酸脫氫酶磷酸脫氫酶 玳瑁貓玳瑁貓玳瑁貓玳瑁貓X染色體隨機(jī)失活的分子生物學(xué)研究染色體隨機(jī)失活的分子生物學(xué)研究1 并非整條并非整條X染色體上所有基因都失活染色體上所有基因都失活2 失活染色體上的表達(dá)的基因與失活基因穿插排列失活染色體上的表達(dá)的基因與失活基因穿插排列3 X染色體上的特異失活位點(diǎn)染色體上的特異失活位點(diǎn)(X inactivation center)例：小鼠中例：小鼠中 6801200kb 精確定位于精確定位于Xq11-q12第五章第五章 染色體畸變?nèi)旧w畸變(chromosomal aberration)一一 染

17、色體結(jié)構(gòu)變異染色體結(jié)構(gòu)變異果蠅巨大染色體果蠅巨大染色體巨大性巨大性體聯(lián)會體聯(lián)會有橫紋結(jié)構(gòu)有橫紋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)出現(xiàn)puff結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)染色體發(fā)生變異的原因染色體發(fā)生變異的原因外部作用外部作用 ：各種射線、化學(xué)藥劑、溫度劇變等：各種射線、化學(xué)藥劑、溫度劇變等內(nèi)部作用內(nèi)部作用 ：生理生化代謝失調(diào)、衰老、遠(yuǎn)緣雜交等：生理生化代謝失調(diào)、衰老、遠(yuǎn)緣雜交等(一一)缺失缺失 deficiency 染色體上的某一區(qū)段及其所帶有的基因一起丟失，從而染色體上的某一區(qū)段及其所帶有的基因一起丟失，從而引起變異的現(xiàn)象。引起變異的現(xiàn)象。種類鑒別遺傳效應(yīng) deficiency heterozygote deficiency homozygote pseudodominance (二二)重復(fù)重復(fù) duplication 染色體上增加了相同的某個(gè)區(qū)段而引起變異的現(xiàn)象。染色體上增加了相同的某個(gè)區(qū)段而引起變異的現(xiàn)象。類別、鑒定、遺傳效應(yīng)類別、鑒定、遺傳效應(yīng)(三三)倒位倒位inversion染色體發(fā)生兩個(gè)斷裂以后，某一區(qū)段連同它帶有的基因順序染色體發(fā)生兩個(gè)斷裂以后，某一區(qū)段連同它帶有的基因順序發(fā)生發(fā)生180度的倒轉(zhuǎn)又重新接合并引起變異的現(xiàn)象。度的倒轉(zhuǎn)又重新接合并引起變異的現(xiàn)象。類別及鑒定類別及鑒定倒位的遺傳效應(yīng)倒位的遺傳效應(yīng)臂間倒位臂間倒位per