在真核DNA重排调节转录,产生不同的产物的例子是免疫球蛋白以及酵母交配型转换,而在原核生物中也有通过DNA交替的重排来调节转录,最有名的例子就Mu噬菌体的重排以及沙门氏细菌的相转变。
在沙门氏菌(S.typhimrium)的鞭毛合成中,通过启动子方向的改变来调节不同鞭毛蛋白的合成。细菌是通过摆动其鞭毛来运动的,许多沙门氏菌因它们具有2个非等位基控制鞭毛蛋白(鞭毛蛋白的亚基)的产生而出现两相性(diphasic)。同一菌落既可以表达为H1型(细菌处于1相(phase1)),也可以表达为H2型(细菌处于2相(phase2))。在细菌的分裂中有1/1000的概率会出现由一相转变为另一相,此就称为相转变(phase variation)。
负责合成两种鞭毛的基因位于不同的染色体座位。鞭毛蛋白的合成的循环调控。H2基因是和另一个rh1基紧密连锁的,rh1基因编码H1阻遏物。这两个基因协调表达。处于2相时,在H2基因表达的同时,阻遏物基因也得到表达,且阻止了H1基因的合成;在1相时,H2基因和rh1基因都不表达,这样H1基因就进行合成。在此控制途径中,细菌的相取决于H2-rh1转录单位点否有活性。
这个转录单位的活性是由与它相邻接的一个DNA片段来控制的,此片段长995bp,两端是长14bp的反向重复顺序(TRL和TRR)。H2的起始密码子在反向重复顺序TRR右侧16bp处。
含有him基因的DNA片段在TRL(左反向重复顺序)和TRR(右反向重复顺序之间,其产物Him(h segment inversion)蛋白通过反向重复顺序之间的交互重组来介导整个片段的倒位。Him基因突变会使倒位的频率降低104倍。
H2-rh1转录单位的启动子位于倒位片段之中,启动和转录单位方向相同时,转录在启动子处起始,而且持续通过H2-rh1,导致2相的表达。当Him片段倒位时启动子和转录单位方向不同,转录单位不能表达,从而导致了1相表达。
在Mu噬菌体中的相关系统是在其基因组右端显示出一种异乎寻常的特点。在右端有3kb的区域叫做“G”或倒位片段(invertable segment),在不同的Mu噬菌体的DNA中,这段顺序方向不同。在感染E.coli K12品系的Mu噬菌体中,G片段的方向称为G(+)。经过诱导Mu噬菌体可能含有方向相反的G片段,此称为G(-)。有一个Mu基因叫做gin(G segment inversion),正好位于G片段的右侧,是倒位反应所必须的。
G片段含有的基因编码与噬菌体附有关的蛋白。G片段的方向控制着这些基因的表达。噬菌体G片段方向决定了宿主特异性。
Mu噬菌体G片段倒位能产生4种不同的尾丝蛋白。G(+)方向时,S和U基因表达,产物的分子量分别为56KDa和21KDa,这些蛋白可使噬菌体吸附E.colik12菌株,而不吸附E.coliC。G(-)方向时与此相反,基因S´和U´表达,它们产物的分子量分别为48KDa和26KDa,这些蛋白允许噬菌体吸附E.coliC,而不吸附E.coliK12。
这两类基因编码顺序在两条互补链上,但方向相反。而且由G片段左侧的同一个启动子转录。两种方向的编码区都需4kb,而G片段本身仅3kb,因此还有1kb与启动子相联,在G片段上游邻接的Sc区(S的恒定区),它是S和S´蛋白N端共有的顺序。倒位的部分提供了S蛋白的可变区(Sv和Sv´)。
沙门氏菌中的hin基因和Mu噬菌体的gim基因能以互补的方式相互取代。在E.coli中也发现了相关的基因叫做Pin,它能和Mu噬菌体中gin的突变发生互补的作用。它们催化附近的1.8 kb的片段倒位。此片段的两端有29bp的反向重复顺序。我们还不清楚此反应有什么功能。在P1噬菌体中还有一个cin基因负责C片段的倒位。
gin和him介导的倒位反应在体外进行,但还需要一种尚未鉴别的宿主蛋白,反应的底物必须是超螺旋。Hin和Gin反应需要另一种顺序作为重组位点。此附加顺序长60bp,除了重组位点本身靠得太近以外,可以位于底物分子的任何位置。