转座子
科技名词定义
中文名称：转座子
英文名称：transposon;Tn
定义1：转座元件中的一种，具有完整转座元件的功能特征并能携带内外源基因组片段(单基因或多基因)。在基因组内移动或在生命体之间传播并可表达出新的表型。
所属学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；基因表达与调控（二级学科）
定义2：转座因子中的一种。除含与转座有关的基因外，还含抗药基因、抗重金属基因和接合转移基因等，可赋予受体细胞一定的表型特征。
所属学科：遗传学（一级学科）；分子遗传学（二级学科）
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百科名片
Ac-Ds转座元件
转座因子或转座子是一类在很多后生动物中（包括线虫、昆虫和人）发现的可移动的遗传因子。一段DNA顺序可以从原位上单独复制或断裂下来，环化后插入另一位点，并对其后的基因起调控作用，此过程称转座。这段序列称跳跃基因或转座子，可分插入序列（Is因子），转座（Tn），转座phage。
目录
编辑本段简介
Transposon
a segment of DNA that can become integrated at many different sites along a chromosome (especially a segment of bacterial DNA that can be translocate
转座子引起的插入突变
d as a whole)
转座子是一类在细菌的染色体,质粒或噬菌体之间自行移动的遗传成分,是基因组中一段特异的具有转位特性的独立的DNA序列.
转座子是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。最简单的转座子不含有任何宿主基因而常被称为插入序列（IS），它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分
转座(因)子是基因组中一段可移动的DNA序列，可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置。
复合型的转座因子称为转座子(trans—poson，Tn)。这种转座因子带有同转座无关的一些基因，它的两端就是IS，构成了“左臂”和“右臂”。两个“臂”可以是正向重复，也可以是反向重复。这些两端的重复序列可以作为Tn的一部分随同Tn转座，也可以单独作为IS而转座。
玉米“花斑”由一种转座因子的存在所导致
转座子是细菌细胞里发现的一种复合型转座因子，这种转座因子带有同转座无关的一些基因，如抗药性基因；它的两端就是IS，构成了“左臂”和“右臂”。两个“臂”可以是正向重复，也可以是反向重复。这种复合型的转座因子称为转座子(trans—poson，Tn)。这些两端的重复序列可以作为Tn的一部分随同Tn转座，也可以单独作为IS而转座。Tn两端的IS有的是完全相同的，有的则有差别。当两端的IS完全相同时，每一个IS都可使转座子转座；当两端是不同的IS时，则转座子的转座取决于其中的一个IS。Tn有抗生素的抗性基因，Tn很容易从细菌染色体转座到噬菌体基因组或是接合型的质粒。因此，Tn可以很快地传播到其他细菌细胞，这是自然界中细菌产生抗药性的重要来源。
两个相邻的IS可以使处于它们中间的DNA移动，同时也可制造出新的转座子。Tn10的两端是两个取向相反的IS1O，中间有抗四环素的抗性基因(TetR)，当TnlO整合在一个环状DNA分子中间时，就可以产生新的转座子。当转座子转座插人宿主DNA时，在插入处产生正向重复序列，其过程是这样的：先是在靶DNA插入处产生交错的切口，使靶DNA产生两个突出的单链末端，然后转座子同单链连接，留下的缺口补平，最后就在转座子插入处生成了宿主DNA的正向重复。
编辑本段转座因子的转座途径
已知的转座因子的转座途径有两种：复制转座和非复制转座。
复制转座
复制转座(replicative transposition) 转座因子在转座期间先复制一份拷贝，而后拷贝转座到新的位置，在原先的位置上仍然保留原来的转座因子。复制转座有转座酶(transposase)和解离酶(resolvase)的参与。转座酶作用于原来的转座因子的末端，解离酶则作用于复制的拷贝。TnA是复制转座的例子。
非复制转座
非复制转座(non-replicative transposition) 转座因子直接从原来位置上转座插入新的位置，并留在插入位置上，这种转座只需转座酶的作用。非复制转座的结果是在原来的位置上丢失了转座因子，而在插入位置上增加了转座因子。这可造成表型的变化。
保留转座(conservative transposition)也是非复制转座的一种类型。其特点是转座因子的切离和插人类似于入噬菌体的整合作用，所用的转座酶也是属于入整合酶(integrase)家族。出现这种转座的转座因子都比较大，而且转座的往往不只是转座因子自身，而是连同宿主的一部分D
piggyBac转座子的老鼠，表达红色荧光蛋白
NA一起转座。非复制转座可以是直接从供体分子的转座子两端产生双链断裂，使整个转座子释放出来，然后在受体分子上产生的交错接口处插入，这是“切割与黏接”(“cut and paste")的方式。另一种方式是在转座子分子同受体分子之间形成一种交换结构(crossover structure)，受体分子上产生交错的单链缺口，与酶切后产生的转座子单链游离末端连接，并在插入位点上产生正向重复序列；最后，由此生成的交换结构经产生缺口(nick)而使转座子转座在受体分子。供体DNA分子上留下双链断裂，结果或是供体分子被降解，或是被DNA修复系统识别而得到修复。
在复制转座过程中，转座和切离是两个独立事件。先是由转座酶分别切割转座子的供体和受体DNA分子。转座子的末端与受体DNA分子连接，并将转座子复制一份拷贝，由此生成的中间体即共整合体(cointegrat，)有转座子的两份拷贝。然后在转座子的两份拷贝间发生类似同源重组的反应，在解离酶的作用下，供体分子同受体分子分开，并且各带一份转座子拷贝。同时受体分子的靶位点序列也重复了一份拷贝。
酵母接合型的相互转换也是复制转座所产生。酿酒酵母(Saccharomvcescerf—visiae)的生命周期中有双倍体细胞和单倍体细胞
两种类型。单倍体细胞则有a型和α型两种接合型(mating type)。单倍体酵母是a型还是α型，由单个基因座MAT所决定。MAT有一对等位基因MAT。和MATα，在同宗接合(homothallic)的酵母菌株中，酵母菌十分频繁地转换其接合型，即从a转换成α，然后在下一代又转换为a。这种转换和回复的频率已远远高于通常的自发突变，表明这不是通常的突变机制。现在已经知道，在MAT基因座两侧有两个基因带有MATα和ATα的拷贝，这就是HMLα和HMRα基因。这两个基因贮存了两种接合型等位基因，当转座给MAT基因座时就发生了接合型的转换。因此，MAT基因座是通过转座而转换其接合型的。MAT基因座的序列转换成另一个基因的序列，这种机制称为基因转换(gene convertion)。
1951年Barbara Mclintock首先在玉米中发现了控制元件，后来命名为转座元件或转座子(transposon)。转座子是基因组中一段可移动的DNA
序列，可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置。这一元件不仅可用于分析生物遗传进化上分子作用引起的一些现象，还为基因工程和分子生物学研究提供了强有力的工具，可以在不了解基因产物的生化性质和表达模式的情况下，分离克隆植物基因，即转座子标签(transposon tagging)，又称为转座子示踪法。其原理是利用转座子的插入造成基因突变，以转座子序列为基础，从突变株的基因文库中筛选出带有此转座子的克隆，它必定含有与转座子序列相邻的突变基因的部分序列，再利用这部分序列从野生型基因文库中获得完整的基因〔1〕。1984年，用转座子标签法首先在玉米中分离了bronze基因，该基因编码了玉米花色素合成途径的关键酶——UDP-葡萄糖类黄3-O-葡萄糖基转移酶〔2〕。此后还利用转座子标签技术分离了许多植物基因。
编辑本段转座子的分类
转座子可以分为两大类：以DNA-DNA方式转座的转座子和反转录转座子(retrotransposon)。第一类转座子可以通过DNA复制或直接切除两种方式获得可移片段，重新插入基因
双转座子插入引起的外显子改组
组DNA中。根据转座的自主性，这类元件又可以分为自主转座元件和非自主转座元件，前者本身能够编码转座酶而进行转座，后者则需在自主元件存在时方可转座，以玉米的Ac/Ds体系为例，Ac(Activator)属于自主元件，Ds(Dissociation)则是非自主元件，必需在Ac元件存在下才能转座〔1〕。第二类转座子又称为返座元(retroposon)〔3〕，是近年新发现的由RNA介导转座的转座元件，在结构和复制上与反转录病毒(retrovirus)类似，只是没有病毒感染必须的env基因，它通过转录合成mRNA,再逆转录合成新的元件整合到基因组中完成转座，每转座1次拷贝数就会增加1份，因此它是目前所知高等植物中数量最大的一类可活动遗传成分。目前共发现了3
种类型反转录转座子：Tyl-copia类，Ty3-gypsy类和LINE(long interspersed nuclear Clements)类转座子，前两类是具有长末端重复的转座子，LINE类转座子没有长末端重复。高等植物中的反转录转座子主要属于Tyl-copia类，分布十分广泛，几乎覆盖了所有高等植物种类〔4〕。
克隆转座子主要有两条途径：其一，利用抗体识别或cDNA探针从野生型植株中获得表达量降低或不稳定基因座的序列，再从突变体中分离得到相应的转座子：其二是根据序列同源性，在基因组的不同位置分离同一家族的转座子成员。目前已经克隆的植物转座子约156种(来自Genbank的报告)，表1列出了常用于转座子标签的一些植物转座子。
表1 常用植物转座子标签的转座子
名称来源类型
Ac(Activator) 玉米Ⅰ类自主型转座子
Ds(Dissociation) 玉米Ⅰ类非自主型转座子
Mu(Mutator) 玉米Ⅰ类自主型转座子
Spm/En 玉米Ⅰ类自主型转座子
Tam 金鱼草Ⅰ类自主型转座子
dTphl 拟南芥Ⅰ类自主型转座子
Tos17 水稻反转录转座子
编辑本段转座子标签的转座元件体系
1984年首次用转座子标签法克隆了玉米bronze基因之后，在其它高等植物中一直没有发现象Ac/Ds、Spm/En类转座活性很高的转座子，因此在
很长一段时间内都是利用玉米和金鱼草中转座性质较清楚的内源自主性转座子。B.Baker等人首先证明了玉米的Ac/Ds转座元件在转基因烟草中有作用，此后又发现Ac/Ds在其他许多物种中如拟南芥、蕃茄、矮牵牛、亚麻、马铃薯、黄豆和水稻中都有活性〔5〕。1993年用Ac元件从矮牵牛中成功地克隆了一个花色素苷合成基因，开创了用外源转座子
倒位和缺失
在异源宿主中分离克隆基因的先河〔6〕。
目前植物基因工程常用的转座元件体系分为天然和人工改造两大类，前者包括自主元件单因子体系和反转录转座元件体系，后者主要是人工改造的双元因子体系。
自主转座元件单因子体系
自主转座元件单因子体系利用了转座活性较高的自主转座子如玉米的Mu转座子、Ac转座子和矮牵牛的dTpH1转座子，已经克隆了拟南芥白化病基因(albino)、雄性育性基因、蕃茄的抗病基因Cf-9等基因〔7〕。这一转座体系具有两大优点：一是在植物中插入拷贝数高，如Mu元件每个基因组平均拷贝数可达100以上，因此可以在大田自然培养条件下获得大量突变个体；二是只需筛选相对较少量的植株就能标记所有基因。然而，这一体系也存在一些问题：自主转座元件高频率的转座有可能切除转座酶而留下一些序列导致永久突变；自主转座在体细胞内可能造成基因功能自动恢复；自主元件切除留下一些片段使转座元件不能与突变表型共分离，这些都增加了筛选克隆的困难，阻碍了转座子标签的推广〔8〕。
反转录转座元件体系
虽然反转录转座子作为一个整体，在整个植物基因组中拷贝数很多甚至是最多的一类成分，但它包括了许多亚群，有的亚群仅由一个或几个拷贝组成，这些以单拷贝或低拷贝方式存在的成分比较容易识别，同时实验证明反转录转座子的转座活动在组织培养中能被激活，因此它们是一类很有潜力的转座子标签体系。1996年Hirchick等人就利用水稻反转录转座子Tos17建立了水稻基因敲除体系(gene knock-out system)，Tos17可以在
组织培养过程中被激活，插入水稻基因组中，使基因失效〔3〕。1999年Sato等利用这一体系分离了6个水稻kn1—型同源异型框基因，发现了引起水稻植株矮化的突变基因OSH15〔9〕。
最近Lucas等将烟草中的有活性的Ty1-copia类反转录转座子导入拟南芥〔8〕，发现它在后者中进行了转座，新的拷贝插入到其它基因的可读框中。之后又相继将它导入蕃茄和水稻中，在新的宿主中进行了表达，而且宿主的内源反转录转座子不影响新导入转座子的转座，说明反转录转座子并不受植物种类差异的影响。双子叶植物中的反转录转座子不仅可在异源双子叶植物中转座，也可以在单子叶植物中表达，这为反转录转座子用于转座子标签提供了更广阔的前景。
双元转座子体系
双元转座子体系由一个非自主转座元件和一个改造过后自身不能转座的自主转座元件组成，后者仍编码转座酶引起前者的转座，分别构建含两个元件的植物表达载体，转化植物培育了分别含有非自主性转座子和转座酶的株系，再通过转基因植株杂交，在F2代就能获得大量由转座子引起的突变体。Shimamoto等培育了含Ds转座元件和含Ac转座元件转座酶(AcTPase)基因的两种水稻株系(图1)，通过杂交筛选得到了大量矮化、花期改变的突变体〔10〕。
图1 含有Ds元件和Ac转座酶的
双元转座体系的构建
A:缺失Ac元件的部分片段获得非自主性转座子Ds元件，加上35S启动子和潮霉素抗性基因。
B:构建编码转座酶的转座因子，Ac元件的转座酶片段与35S启动子相连。
为了减少筛选子代突变体的工作量，可以在构建的转座元件上插入用于筛选转化和切除的标记基因如抗生素抗性基因、除草剂抗性基因等。Knapp等构建了带潮霉素磷酸转移酶基因的Ds元件DsHPT，并将该元件插入除草剂抗性基因(ABR)中(图2)，潮霉素抗性基因用于筛选含Ds元件的转基因植株，BAR基因用于筛选Ds从T-DNA位点切除的转基因植株〔7〕。
图2 Ds元件的改造
注：BL T-DNA左边界区； BR T-DNA左边界区；
Pnos胭脂碱合成酶启动子；HPT潮霉素磷酸转移酶基因；
BAR抗除草剂基因；P35S烟草花叶病毒35S启动子；
NPTII新霉素磷酸转移酶II。
编辑本段标签的策略
根据利用转座子标签的目的不同，可以采取两种方式的标签策略：定向标签和随机标签。
定向标签(directed tagging)
定向标签是用一个稳定遗传的稳性纯合体与一个带有活跃转座元件的显性纯合体杂交，杂交后代可能产生3种表型：跟显性亲本表型一致，新的表型与隐性亲本表型一致，后两种子代是由于转座子插入了显性等位基因座。这一策略可以在F1代直接“标签”感兴趣的目的基因〔11〕。
随机标签(random tagging)
随机标签是将带有功能性转位因子的显性纯合系植株与不带转位因子的同种植株杂交，产生的F1子代再自交，在F2代中就可筛选到转座子随机插入引起突变表型的突变株，这一策略的目的是为了发现、鉴定带有多种不同特征的新突变〔11〕。
编辑本段标签基因的分离和克隆
Southern-based分离法
这是转座子标签分离克隆“标签”基因的常用方法，它是通过杂交得到纯合突变株，构建该类突变株的核基因文库，以转座子片作作为探针从该基因文库中筛选中同源的转座子，因为转座子已插入目的基因中，于是就筛选得到含突变基因的片段，再将这一片段亚克隆标记作为探针，去筛选另一个正常植株的核基因文库，获得完整的正常目的基因。为了增加转座子插入特定基因的机率，需要采用高效转座子体系，如玉米的Mu元件，但它的标签群在一个
制造出新的转座子
基因组内可达100个拷贝，这又给Southern-based分离法分析突变现象，鉴定特定插入序列的工作带来了相当大的工作量，只能通过多代与含低拷贝数元件的株系杂交来减少每一植株中插入序列的数量〔12〕。
PCR-based分离法
反向PCR分离法：Souer等1995年设计了将反向PCR(Inverse polymerase chain reaction, IPCR)和差别筛选结合的方法，从矮牵牛W138中分离了高效转座子标签dTph1标记的基因(图3)〔13〕。W138中含有200个拷贝以上的内源dTph1元件，自交后代形成大量不稳定的突变本，包括花色素合成、植物和花发育、育性或叶绿素合成等方面的突变体，用常规方法分离新基因需花大量的时间将突变株与含低拷贝数转座元件的株系多次杂交。Souer等利用反向PCR扩增突变体和野生型的dTph侧翼序列，其中突变体的扩增产物克隆到M13mp18载体上，感染细菌，再以突变体和野生型的扩增片段为探针与噬菌斑复制滤膜杂交，筛选差示克隆，分离dTph1插入的侧翼片段作为探针，再从野生型基因文库中筛选基因。反向PCR和差别筛选结合的方法不仅仅可以用于分离高拷贝转座子元件标签的基因，而且可以用于克隆基它植物轻微变异株中被标签基因，加速低拷贝转座元件标签基因的分离。此外，采用嵌套的反向PCR引物可以提高有效扩增dTph1侧翼序列的产量〔13〕。
图3 特异性克隆突变植株转座元件侧翼序列
TAIL-PCR分离法：刘耀光等设计热不对称交错PCR方法，(Thermal asymmetric interla
ced PCR TAIL-PCR)最初用于YAC和Pl载体克隆基因的分离，后又用于转座子标签基因的分离，取得了成功〔14〕。其基本原理是利用多个嵌套的转座子插入序列特异性引物和一个短的随机简并引物(Arbitrary degenerate primer AD)组合，以突变体基因组DNA为模板，进行多次PCR 反应，特异性引物的Tm值一般在57-62℃间，而AD引物的Tm值则在44-46℃范围，采取高温特异性扩增与低温随机扩增相间进行的方法，最后获得转座子插入侧翼区特异性扩增片段，可作为探针，筛选分离基因(图4)。
图4 TAIL-PCR特异性扩增插入位点
TAIL-PCR分离法可以降低非侧翼区特异产物的背景，同时它可以产生2个以上嵌套的目的片段，与其它方法相比TAIL-PCR方法具有简便、特异、高效、快速和灵敏等特点，已经在拟南芥和水稻中获得了成功。
AIMS分离法：Gierl等建立的插入突变位点扩增法(Amplification of insertion Mutagenised sites AIMS)是以PCR为基础的分离转座子标签基因的方法，用它已经成功地从玉米Mu元件标签系统中分离了Bx1基因〔12〕。其原理如图5所示，用2种限制性内切酶消化突变植株的基因组DNA，酶切片段一侧加上接头序列，再采用一组嵌套的插入序列特异引物和一个接头
序列互补的引物进行PCR反应扩增插入序列的侧翼序列，为了减少扩增产物的复杂性，在与接头互补引物3’末端加上一个碱基(A/T/C/G)，分离的侧翼序列可作为探针筛选目的基因。
利用AIMS进行转座子插入侧翼序列的分离可以减少分析片段的复杂性，同时扩增产物可以不经任何纯化步骤，直接用作探针从cDNA文库或基因组文库中筛选目的基因。但是AIMS也存在一些问题，如难获得500bp以上的片段，可能是由于人工的未切动的DNA片段存在或是TaqDNA聚合酶不能完全扩增，解决这一问题就需要寻找一些更合适的限制性内切酶。
编辑本段展望
简述
目前转座子元件是植物分子生物学操作和植物基因工程中分离克隆基因和研究基因功能最有力的工具之一，其中的一大类—反转录转座子具有分布广、异源转座高和受组织培养诱导激活等优势，因此它的发现和利用又为转座子标签的应用提供了更广阔的前景。此外通过对现有转座元件的改造以及转座元件作为载体改造的工具，也将大大加速植物基因和功能序列的分离与研究，如利用转座子元件构建启
P转座子引起杂交不育
动子捕捉载体，效率比T-DNA标签高〔11〕。
但转座子标签推广还存在一些困难，例如筛选鉴定转座元件引起的表型突变体。目前，各种突变体筛选方法都在植物个体水平进行研究，先要得到基因型包含转座子插入突变的植株的种子，再在104～106个后代的群体中筛选突变体，工作量非常大，定向标签还要求有隐性纯合系可进行杂交。最近开始研究利用单倍体进行细胞水平的突变体筛选，因为单倍体可直接表达隐性基因，瞿绍洪等鉴定了玉米转座因子Ac在单倍体烟草中的转座活性，这将有助于在单倍体细胞中进行转座因子研究〔15〕。
对转座子标签突变体筛选、标签基因分离等方面的改进将使这一技术更为完整，不仅为植物基因工程发展分离了更多的基因，同时可以大大促进植物基因表达机制等基础理论的研究。
转座子标签技术克隆基因的基本原理
转座子是染色体上一段可移动的DNA片段，它可从染色体的一个位置跳到另一个位置。当转座子跳跃而插入到某个功能基因时，就会引起该基因的失活，并诱导产生突变型，而当转座子再次转座或切离这一位点时，失活基因的功能又可得一恢复。遗传分析可确定某基因的突变是否由转座子引起。由转座子引起的突变便可以转座子DNA为探针，从突变株的基因组文库中钓出含该转座子的DNA片段，并获得含有部分突变株DNA序列的克隆，进而以该DNA为探针，筛选野生型的基因组文库，最终得到完整的基因。
转座子标签技术
复合转座子的结构
转座子标签技术是利用转座子作探针克隆出突变基因，再用突变基因做探针，从野生型个体中分离并克隆出野生型基因，最终得到完整的基因的技术方法。转座子标签（transposon tagging）技术是研究功能基因的有效的工具之一。转座子标签法不但可以通过上述转座突变分离基因，而且当转座子作为外源基因通过农杆菌介导等方法导入植物时，还会由于T-DNA整合到染色体中引起插入突变，并进而分离基因，因此大大提高了分离基因的效率。
目录
编辑本段基本原理
转座子标签(transposon tagging)技术是研究功能基因的有效的工具之一。转座子标签技术克隆基因的基本原理：
转座子是染色体上一段可移动的DNA片段，它可从染色体的一个位置跳到另一个位置。当转座子跳跃而插入到某个功能基因时，就会引起该基因的失活，并诱导产生突变型，而当转座子再次转座或切离这一位点时，失活基因的功能又可得一恢复。遗传分析可确定某基因的突变是否由转座子引起。由转座子引起的突变便可以转座子DNA为探针，从突变株的基因组文库中钓出含该转座子的DNA片段，并获得含有部分突变株DNA序列的克隆，进而以该DNA为探针，筛选野生型的基因组文库，最终得到完整的基因。
编辑本段理论发展
转座子标签法不但可以通过上述转座突变分离基因，而且当转座子作为外源基因通过农杆菌介导等方法导入植物时，还会由于T-DNA整合到染色体中引起插入突变，并进而分离基因，因此大大提高了分离基因的效率。转座子标签法的主要步骤是：（1）采取农杆菌介导等适当的转化方法把转座子导入目标生物体，（2）转座子在目标生物体内的初步定位，（3）转座子插入突变的鉴定及分离，（4）转座子在目标生物体内的活动性能检测，（5）对转座子插入引起的突变体，利用转座子序列作探针，分离克隆目的基因。
编辑本段应用实例
1938年细胞遗传学家McClintock首先在玉米中发现了可自主移动的DNA片段，并命名为转座子，后来又陆续在细菌、酵母、果蝇、金鱼草和拟南芥等其他植物中发现了内源转座子。说明转座子广泛存在于从原核细菌到真核的高等动植株的细胞中。转座子分为两类：逆转座子（Ⅰ类因子）和转座子（Ⅱ类因子）。逆转座子首先在动物和酵母菌基因组中发现，但最近几年来许多证据表明它们几乎存在于苔藓、石松、蕨类、裸子植物和被子植物等所有植物的基因组中，并且是植物基因组中一个很大的组成部分。逆转座子的增殖以RNA为中介，且拷贝数较多。研究表明，逆转座子在很大程度上是侵略性的，通常情况下逆转座子被严格控制，但在胁迫条件下，逆转座子可被激活。果蝇和酵母的逆转座子在正常的生命周期中就具活性，烟草逆转座子Tntl也可在拟南芥中转座；1999年Sato等人利用Hirchick建立的水稻逆转座子Tos17基因敲除体系分离了6个水稻knl-型同源异型框基因，发现了引起水稻植株矮化的突变基因OSH15。Ⅱ类因子（即通常所说的转座子）只通过由DNA到DNA的方式增殖，包括细菌的插入序列（insertion sequence）；复合转座成分(composite transopson)；Tn 转座家族（Tn family）；可转移噬体（transposable phages）；酵母的Ty（transposable element in yeast）；果蝇的copia等转座子成分及高
等植物的转座子。目前研究得比较清楚且应用较多的是玉米的Ac/Ds、Spm/dSpm和金鱼草的Tam3转座子。植物的转座子，其结构类似于细菌的复合成分，以Ac/Ds为例，Ac全长4.5kb，两端为11bp反向重复序列，Ds的大小为0.4-4kb，一般认为Ds是Ac缺失的结果，Ac单独存在便可引起突变，但变异不稳定，Ds在有Ac存在的条件下，才会引起插入突变。
转座子（ｔｒａｎｓｐｏｓｏｎ）又称跳跃因子，其实质是基因组上不必借助于同源序列就可移动的ＤＮＡ片段，它们可以直接从基因组内的一个位点移到另一个位点。自１９５１年美国Ｍｃ－Ｃｌｉｎｔｏｃｋ在玉米中首先发现了ＤＮＡ转座子（ＤＮＡｔｒａｎｓｐｏｓｏｎ）以来，转座子已成为各种生物的基因分析的有效工具之一。不仅利用转座子诱变已找到原核生物的单性生殖基因［３］；而且在真核生物中，Ｐ－转座子的发现和运用极大地促进了果蝇遗传学的发展。近来，一些其他的转座子元件，如ｈｅｒｍｅｓ，ｈｏｂｏ，ｍａｒｉｎｅｒ，ｍｉｎｏｓ和ｐｉｇｇｙＢａｃ已成功在Ｃｅｒａｔｉｔｉｓ、Ａｅｄｅｓａｅｇｙｐｔｉ、Ａｎａｓｔｒｅｐｈａｓｕｓｐｅｎｓｅ、Ｄｒｏｓｏｐｈｉｌａｖｉｒｉｌｉｓ、家蚕（Ｂｏｍｂｙｘｍｏｒｉ）以及包括鱼类、禽类在内的多种生物转基因中获得应用，２００５年７月复旦大学的丁昇在《ｃｅｌｌ》杂志上发表关于运用ｐｉｇ－ｇｙＢａｃ转座子作载体成功制作转基因脊椎动物—— —小鼠，更加显示了转座子作为转基因载体的优势与潜力。 １转座子的类型和基本结构 １．１ＤＮＡ转座子ＤＮＡ转座子是以ＤＮＡ－ＤＮＡ方式转座的转座子，可通过ＤＮＡ复制或直接切出两种方式获得可移动片段，重新插入基因组ＤＮＡ中，导致基因的突变或重排。但一般不改变基因组的大小。根据转座的自主性，ＤＮＡ转座子又分为自主转座子（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｅｌｅｍｅｎｔ）和非自主转座子（ｎｏｎａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｅｌｅｍｅｎｔ），前者本身能够编码转座酶而进行转座，后者则要在自主转座子存在时才能够实现转座。玉米的Ａｃ／Ｄｓ体系就是典型的一例。活化子Ａｃ（Ａｃｔｉｖａｔｏｒ）属于自主转座子，解离子Ｄｓ（Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）属于非自主转座子，只有在Ａｃ存在时，Ｄｓ才能转座。 １．２反转录转座子反转录转座子不同于转座子，是以ＤＮＡ－ＲＮＡ－ＤＮＡ的途径来实现转座的，在整合酶的作用下新生成的以ＤＮＡ状态存在的反转录转座子整合到宿主基因组中。这样，反转录转座子在宿主基因组中的拷贝数得到不断积累，从而使基因组增大。由于反转录转座子带有增强子、启动子等调控元件，所以会影响宿主基因的表达，在生物进化过程中反转录转座子起着不可忽视的作用［４］。 根据是否具有编码反转录酶的能力，反转录转座子可以分为两个家族：自主性反转录转座子和非自主性反转录转座子O按照序列结构中有无长末端重复序列（ｌｏｎｇｔｅｒｍｉｎａｌｒｅ－ｐｅａｔｓｅｑｕｅｎｃｅ，ＬＴＲ）又可分为有ＬＴＲ反转录转座子和无ＬＴＲ反转录转座子。自主性反转录转座子包括内源性反转录病毒（ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓｒｅｔｒｏｖｉｒｕｓｅｓ，ＥＲＶ）、ＬＴＲ反转录转座子及长散在元件（ｌｏｎｇｉｎｔｅｒｓｐｅｒｓｅｄｎｕｃｌｅａｒｅｌｅｍｅｎｔｓ，ＬＩＮＥｓ）O非自主性反转录转座子包括短散在元件（ｓｈｏｒｔｉｎｔｅｒｓｐｅｒｓｅｄｎｕｃｌｅａｒｅｌｅｍｅｎｔｓ，ＳＩＮＥｓ）及修饰性反转录假基因（ｐｒｏｃｅｓｓｅｄｒｅｔｒｏｐｓｅｕ－ｄｏｇｅｎｅ）。 ２转座子的转座机制 转座子都具有编码与转座作用有关的酶—— —转座酶的基因，而末端大多数都是反向重复序列。转座酶既识别转座子的两末端，也能与靶位点序列结合。转座作用的机制是转座子插到新的位点上产生交错切口，所形成的突出单链末端与转座子两端的反向重复序列相连，然后由ＤＮＡ聚合酶填补缺口，ＤＮＡ连接酶封闭切口，交错末端的产生与填补说明了靶ＤＮＡ在插入位点存在正向重复，两条链上切口之间的交错取决于正向重复的长度，因此，每个转座子所特有的靶重复序列，反映了切割靶ＤＮＡ的酶的几何形状。 ３主要运用于动物的几种转座子 ３．１Ｐ－转座子Ｐ－转座子最初于果蝇中发现，并研究了其结构与功能，建立了Ｐ－转座子和转座酶辅助系统。该转座子能只在果蝇中作用。但该系统为以后的转基因动物提供了理论和实验基础。Ｐ－转座子长度为２．９ｋｂ，具有３１ｂｐ的末端反向重复序列（ＩＲＴ）。中间有编码转座酶的可转录单位，以此产生转座子的精确切出和准确插入另一染色体位点（切出—粘贴反应）。Ｐ—转座子的功能还受其他核因子的影响，这些因子可能是不同昆虫中转座子发挥功能与否的条件。３．２Ｍｉｎｏｓ转座子Ｍｉｎｏｓ转座子是从海德尔果蝇Ｄ．ｈｙｄｅｉ中分离得到的，并首先应用与果蝇以外的昆虫转基因。Ｍｉｎｏｓ转座子长度位１．４ｂｐ，具有较长的１００ｂｐ的末端反向重复序列（ＩＲＴ）。可转录单位为１个内含子。以地中海果蝇白眼基因为报告基因的研究表明，Ｍｉｎｏｓ转座子的转座效率在ＧＯ带１～３％，并能在双翅目核鳞翅目昆虫细胞及按蚊Ａｎｃｐｈｅｌｅｓｓｔｅｐｈｅｎｓｉｉ和大果蝇Ｄ。Ｖｉｒｉｌｉｓ昆虫个体中实现转座。３．３Ｍｏｓｌ（ｍａｒｉｎｅｒ）转座子Ｍｏｓｌ（ｍａｒｉｎｅｒ）转座子是从马里塔尼亚果蝇Ｄ。Ｍａｕｒｉｔｉａｎａ中发现的。长度２８ｂｐ的末端反向重复序列（ＩＲＴ）和特意性的ＴＡ目标结合位点。Ｍｉｎｏｓ转座子是至尽为止研究最深入的转座子之一。 ３．４ｈｏｂｏ转座子因为Ｐ转座子只能在果蝇中实现转座，因此寻找其他转座子系统十分必要。Ｈｏｂｏ转座子就是其中 转座子在转基因动物中的应用 刘冬 （山西农业大学研究生学院，太谷０３０８０１） 摘要：转座子是发现新基因和基因功能分析的有效工具之一，作为插入突变原和分子标签已被广泛用于基因的分离和克隆，一些转座子已作为转化载体用于制备转基因动植物。转座子对多种生物尤其是对脊椎动物的成功转化让人们看到了他们作为转基因载体的巨大潜能。 关键词：转座子；转基因动物；昆虫；鱼类；哺乳动物 专论与综述 畜牧兽医科技信息２００７．０７ １８
第十五章转座子 基因组是通过获得新序列以及原有序列重排发展而来的。 新序列的意外引入改变基因组间承载信息的能力。染色体外元件(Extrachromosomal element)通过调节基因的长度(通常是很短的)来转移信息。在细菌中，质粒是通过接合作用(见12章)，而噬菌体则是通过感染来转移信息(见第11章)。噬菌体和质粒都会在其复制子(Replicon)中偶尔携带一些宿主基因。有些细菌中有通过转化作用直接转移DNA的现象。真核生物中，一些病毒(尤其是逆转录病毒)能够在感染周期内转移遗传物质。 重排(Rearrangement)是由基因组内部程序发起的，例如非互惠(Nonreciprocal)重组是由同源重组时错配导致的。非互惠重组导致座位的复制或重排(见第4章)。基因组的序列复制是产生新序列的主要来源。复制可能继承原来的功能或可能产生新功能，而且，在分子水平上发现独立基因组间差异明显，是由于重组导致了这些多态性(Polymorphism)。在第4章已经讨论过，微卫星间重组可调整其长度以便使每个基因组都是独特的。 多态性的另一个主要原因是由转移元件转座(Transposon)产生的：它们是基因组中可移动的不连续序列，可在基因组内从一个座位转到另一个座位。转座子特征是它们并不利用独立元件(如噬菌体或质粒DNA)，而只是从基因组的一个位点直接移动到另一个位点，与大多数基因组重构的其它程序不同，转座子不依赖序列供体和接体位点间的任何联系。转座子非常严格地自我转座到同一基因组的新位点，有时增加一些序列，因此它们可作为基因组间序列转移的内部载体，是基因组内突变的主要来源。 转座子可分两种类型。本章讨论的转座子与编码蛋白质的DNA序列共存并操纵这些DNA以便使其在基因组内复制自我。下章讨论的转座子与逆转录病毒相似。它们通过将RNA转录成DNA拷贝的能力而迁移；DNA拷贝同时被整合进基因组的新位点。 通过DNA移动的转座子在真核和原核生物中都已发现。每种细菌的转座子都携带编码其自身转座所需酶的基因，但也需要它所驻留基因组的辅助功能(如DNA聚合酶或DNA促旋酶)。类似的系统也存在于真核生物中，但其有关酶的功能还很清楚。一个基因组可同时包含功能元件和非功能元件。通常真核基因组中的主要元件是有缺陷的，它们失去了独立转座的能力，但它们仍可被功能性转座子产生的酶识别而被动专座。 转座元件可直接或间接启动基因组的重排。 ?转座元件本身可导致序列的缺失、插入或将宿主序列转到一个新的位点。 ?转座子作为细胞重组系统的底物是通过“同源便携区(Portable region of homology)”的功能实现的。在不同座位(或不同染色体)上同一转座子的两个拷贝可能为相应的重组提供位点。这种交换会产生缺失、插入、倒置或转座。 转座子的间歇活动似乎为自然选择提供了一个模糊的目标。这支持了以下观点：转座元件既对表型有积极的作用也有消极作用。它构成所谓“自私(Selfish)DNA”，只顾自身繁殖。实际上，转座可作为一个事件考虑，转座子是驻留在基因组内的独立实体，这是与其它细胞重组系统的区别所在。
转座子标签法克隆分离植物基因的研究进展 胡英考 (首都师范大学生物系,北京100037) 摘 要: 转座子标签法是克隆与分离植物基因的一项十分有效的方法。概述了转座子标签技术克隆与分离植物基因的基本原理与方法,介绍了可用于转座子标签技术的转座子,对于转座子标签系统以及在克隆与分离异源植物基因方面的主要成就进行了综述,并对将来的研究方向进行了讨论。 关键词: 转座子 转座子标签 基因克隆 Progress of Plant G enes Cloning and Isolation by T ransposon T agging Hu Y ingkao (Biology Depart ment of Capital Normal U niversity,Beiji ng100037) Abstract: Transposon tagging is an effective method for plant gene cloning and isolation.The principle and proce2 dure of transposon tagging are summarized and the trans poson used for plant gene cloning and isolation are introduced in this paper.The progress of transposon tagging system and alloplant gene cloning and isolation were reviewed.The per2 spective of trans poson tagging was also discussed. K ey words: Transposon Transposon tagging G ene cloning 分子生物学的迅速发展,为人们提供了许多分离植物基因的有效方法。传统上,可根据已知基因的产物推测其相应的核苷酸序列,再据此序列合成寡核苷酸探针,从cDNA文库或基因组文库中钓取目的基因,此即所谓的功能克隆(functional cloning)。近年来,表型克隆(phenotypical cloning)发展十分迅速,它是根据材料间表型的差异,来克隆引起这种差异的基因的方法。但是,在大多数情况下,我们既不知道基因的表达产物,又没有适宜的相对表型用于表型克隆,此时最常用的基因克隆技术是图位克隆(map2based cloning or positional cloning)[1]和转座子标签(transposon tagging)技术[2]。以下仅对转座子标签技术在植物基因克隆中的研究进展作一综述。 1 转座子标签法克隆植物基因的原理与方法 转座子(transposon)又称转座因子或移动因子,最早在1951年由美国遗传学家McClintock在研究玉米籽粒色斑不稳定现象而提出来的,但该概念直到1967年在大肠杆菌中发现插入序列这类转座因子后才被普遍承认和接受,现在我们知道,转座子在生物界是普遍存在的。 转座子是染色体上一段可以移动的DNA序列,它可以从一个基因座位转移到另一个基因座位,当转座子插入到某个功能基因内部或邻近位点时,就会使插入位置的基因失活并诱导产生突变型,通过遗传分析可以确定某基因的突变是否由转座子引起,由转座子引起的突变可用转座子DNA为探针,从突变株的基因组文库中钓取含该转座子的DNA 片段,获得含有部分突变株DNA序列的克隆,然后以该DNA序列为探针,筛选野生型植株的基因组文库,最终得到完整的目的基因[3]。在转座子作为外源基因通过农杆菌介导等方法导入植物时,由于T2DNA整合到基因组所引起的插入突变,也可用上述原理来克隆基因,这样就大大提高了分离基因的效率。 利用转座子标签法分离植物基因的主要步骤如下:(1)构建含转座子的质粒载体;(2)将含转座子的质粒载体通过农杆菌介导或其他适当的转化方法导 生物技术通报 ?综述与专论? B IO TECHNOL O G Y BULL ETIN 2003年第2期
植物反转录转座子及其分子标记 王子成1，2李忠爱2邓秀新1 （1华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室，湖北武汉，430070 2 河南大学生命科学学院，河南开封，475001） 摘要：反转录转座子（retrotransposon）是真核生物中一类可移动因子，可分为LTR反转录转座子和非LTR反转录转座子。反转录转座子以高拷贝在植物界广泛分布，可以通过纵向和横向分别在世代之间和不同种之间进行传递，同一家族的反转录转座子具有高度的异质性. 在一些生物的和非生物的逆境条件下，反转录转座子的转录可以被激活。由于反转录转座子的特点，使其作为一种分子标记得以应用。S-SAP，IRAP，REMAP和RBIP等分子标记相继发展起来，在基因作图、生物遗传多样性与系统进化、品种鉴定等方面具有广泛的应用前景。 关键词反转录转座子，分子标记 Plant retrotransposons and their molecular markers Wang Zicheng1，2Li Zhongai2Deng Xuixin1 1 National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, Huazhong Agriculture university Hubei Wuhan, 430070 2 College of life science ,Henan University, Henan Kaifeng, 475001 Abstract: Retrotransposons are a class of eukaryotic transposable elements, consisting of the long terminal repeat (LTR) and non-LTRretrotransposons. Retrotransposons are ubiquitous in the plant kingdom by high copy number and can be transmitted between generations by vertical transmission and between species by horizontal transmission. The same family retrotransposons presented highly heterogeneous populations in all higher plant genomes. Many of the plant retrotransposons are transcriptionally activated by various biotic and abiotic stress factors. Retrotransposons are used as molecular markers for their traits. S-SAP, IRAP, REMAP and RBIP are developed and will be applied widely in gene mapping, genetic biodiversity and phylogeny studies, and cultivar certification. Key words: retrotransposons molecular markers 反转录转座子是广泛分布于真核生物中的一类可移动因子，因其转座需经过由RNA介导的反转录过程而得名。自从1984年第一例植物反转录转座子报道(Shepherd,1984) 以来，大多数的植物中都已发现有反转录转座子的分布(Price et al,2002; Linares et al, 2001; Hernandez et al,2001; V erries et al,2000; Asins et al,1999)。反转录转座子在植物基因组中占有相当大的比例，但国内关于这方面的研究相对较少，本文就近年来植物反转录转座子的研究进展进行综述，并对基于反转录转座子的分子标记及其应用进行初步的介绍，以引起大家对这一领域的关注。 1 植物中的反转录转座子类型与结构 在真核生物中，根据是否包含有LTR而将反转录转座子分为两大类，即LTR反转录转座子和非LTR反转录转座子。LTR是研究较多的反转录转座子，根据它们序列的相似程度 王子成，男，1974年12月生，华中农业大学00级博士生，主要从事植物生物技术方面的研究。E－mail:wangzichengainuo@https://www.doczj.com/doc/b017753343.html,.导师简介：邓秀新，男，1961年11月生，华中农业大学长江学者特聘教授，主要从事植物生物技术研究。E-mail:DXXWWLJ@https://www.doczj.com/doc/b017753343.html, 国家自然科学基金资助项目：编号（30170472）
转座子小综述 09生物技术一班汪晨皓 200915070123摘要 转座子又称跳跃因子,其实质是基因组上不必借助于同源序列就可移动 的 DNA片段,它们可以直接从基因组内的一个位点移到另一个位点。自 1951年美国McClintock在玉米中首先发现了 DNA转座子以来, 转座子已成为各种生物基因分析的有效工具之一[ 1]不仅可利用转座子诱变找到原核生物的单性生殖基因, 而且在真核生物中, 转座子的发现和运用极大地促进了果蝇遗传学的发展。人们已经应用各种方法, 在生物界各个领域证实了转座子系统的广泛存在[ 2]。利用转座子特有的转座功能, 将带有标记的转座子插入目的基因或基因组,产生了转座子标签技术、转座子定点杂交技术、转座子基因打靶技术和非病毒载体基因增补技术。人们利用这些技术, 可以确定基因组的功能、基因组间的功能差异;可以改变目的基因的活性, 获得转基因生物; 可以阻断毒力基因, 获得基因疫苗; 可以促进基因整合, 进行基因治疗等。转座子的发现改变了人们对基因组序列稳定性的认识, 打破了遗传物质在染色体上呈线性固定排列的传统理论。转座子插入新的位点后, 该位点附近的基因即受到抑制而呈现隐性的睡美人表型。一旦转座子在转座酶的作用下从这一位点上转走, 该位点的基因隐性表型又恢复为显性表型, 即睡 美人苏醒。调控转座酶和转座子活性的系统称为青蛙王子( Frog Pri nce) [ 3]。目前,认为多数生物体有自发突变且有重要表型效应出现都源于转座子的可动性, 并且可以导致宿主基因组发生从点突变到染色体重排的一系列变化。转座子在进化上为建立宿主基因特性起着重要作用。用特异的开放阅读框捕获技术, 可以使自然散在的转座酶编码基因高度表达,人为催化激活转 座子使其苏醒 , 执行插入、黏贴、切除等任务。目前已经应用于微生物、昆虫、植物、动物及人类基因组功能的研究[ 2], 例如蛙类基因组含有水手转座子超家族, 呈自然失活状态, 转座酶与转座增强子序列末端结合, 在蛋白协助下, 激活转座子, 使睡美人转座子苏醒[ 4]。 关链词 睡美人；转座子；相关技术；应用 转座子系统又称“睡美人”转座子系统，因该系统在自然状态下发生转座的能力不足, 大多数突变基因处于抑制“睡眠”状态而得名。由此发展起来的相关技术有转座子标签技术,定点杂交技术,转座子基因打靶技术, 非病毒载体基因增补技术即转座子“睡美人苏醒”技术。本文就转座子及其相关内容做一概要的总结。 转座子又称可移动基因, 跳跃基因, 是一种可在基因组内插入和切离并能改变自身位置的DNA序列。早在20 世纪50 年代, 首先由McClintock 在玉米中发现,从而改变了人们对基因组序列稳定性的认识,打破了遗传物质在染色体上呈线性固定排列的传统理论。目前生物体中所发现的10%的突变是由于它抑制其他基因的表达而形成的[ 5].转座子在进化上为建立宿主基因特性 起着重要作用。 转座子学说使McClintock荣获1983年诺贝尔生理医学奖[3].然而需要强 调的是, 并不是所有具有转座子基因的个体都可以发生转座子转座,转座能 力个体间有很大差别, 在有转座酶存在的情况下，通常情况受到一个激活因子Ac的控制。当细胞中有Ac时转座子才发生转座, 细胞中无Ac时转座子处于
转座子 科技名词定义 中文名称：转座子 英文名称：transposon;Tn 定义1：转座元件中的一种，具有完整转座元件的功能特征并能携带内外源基因组片段(单基因或多基因)。在基因组内移动或在生命体之间传播并可表达出新的表型。 所属学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；基因表达与调控（二级学科） 定义2：转座因子中的一种。除含与转座有关的基因外，还含抗药基因、抗重金属基因和接合转移基因等，可赋予受体细胞一定的表型特征。 所属学科：遗传学（一级学科）；分子遗传学（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片 Ac-Ds转座元件 转座因子或转座子是一类在很多后生动物中（包括线虫、昆虫和人）发现的可移动的遗传因子。一段DNA顺序可以从原位上单独复制或断裂下来，环化后插入另一位点，并对其后的基因起调控作用，此过程称转座。这段序列称跳跃基因或转座子，可分插入序列（Is因子），转座（Tn），转座phage。 目录
编辑本段简介 Transposon a segment of DNA that can become integrated at many different sites along a chromosome (especially a segment of bacterial DNA that can be translocate 转座子引起的插入突变 d as a whole)
转座子是一类在细菌的染色体,质粒或噬菌体之间自行移动的遗传成分,是基因组中一段特异的具有转位特性的独立的DNA序列. 转座子是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。最简单的转座子不含有任何宿主基因而常被称为插入序列（IS），它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分 转座(因)子是基因组中一段可移动的DNA序列，可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置。 复合型的转座因子称为转座子(trans—poson，Tn)。这种转座因子带有同转座无关的一些基因，它的两端就是IS，构成了“左臂”和“右臂”。两个“臂”可以是正向重复，也可以是反向重复。这些两端的重复序列可以作为Tn的一部分随同Tn转座，也可以单独作为IS而转座。 玉米“花斑”由一种转座因子的存在所导致 转座子是细菌细胞里发现的一种复合型转座因子，这种转座因子带有同转座无关的一些基因，如抗药性基因；它的两端就是IS，构成了“左臂”和“右臂”。两个“臂”可以是正向重复，也可以是反向重复。这种复合型的转座因子称为转座子(trans—poson，Tn)。这些两端的重复序列可以作为Tn的一部分随同Tn转座，也可以单独作为IS而转座。Tn两端的IS有的是完全相同的，有的则有差别。当两端的IS完全相同时，每一个IS都可使转座子转座；当两端是不同的IS时，则转座子的转座取决于其中的一个IS。Tn有抗生素的抗性基因，Tn很容易从细菌染色体转座到噬菌体基因组或是接合型的质粒。因此，Tn可以很快地传播到其他细菌细胞，这是自然界中细菌产生抗药性的重要来源。 两个相邻的IS可以使处于它们中间的DNA移动，同时也可制造出新的转座子。Tn10的两端是两个取向相反的IS1O，中间有抗四环素的抗性基因(TetR)，当TnlO整合在一个环状DNA分子中间时，就可以产生新的转座子。当转座子转座插人宿主DNA时，在插入处产生正向重复序列，其过程是这样的：先是在靶DNA插入处产生交错的切口，使靶DNA产生两个突出的单链末端，然后转座子同单链连接，留下的缺口补平，最后就在转座子插入处生成了宿主DNA的正向重复。
可移动的遗传因子（转座子）和染色体外的遗传因子 转座子(transposon) 是基因组中一段可移动的DNA序列，可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置。 转座子的共同特点 1都有一个保守结构，有一个或多个ORF，两端有末端反向重复序列 2转座后靶位点呈现正向重复 3编码与转座有关的蛋白 4可以在基因组中移动 转座子的分类 1 DNA-DNA方式转座：通过DNA复制或直接切除两种方式获得可移动片段，重新插入基因组DNA中 2逆转录转座：由RNA介导转座的转座元件。结构和复制上与逆转录病毒类似，但没有病毒感染必须的env基因。通过转录合成mRNA，再逆转录合成新的元件整合到基因组中完成转座 转座子的分类和结构特征 1插入序列( insertion sequence，IS):最简单的转座子，不含有任何宿主基因 （1）含短的末端反向重复序列; （2）含编码转座酶的基因; （3）靶位点存在5-9 bp 的短正向重复序列 （4）作为一个整体进行转座 2复合转座子(Composite transposon)：包含有转座非必需基因的中央区和两侧两个IS (1)中间区域含编码转座酶以外的标记基因； (2)两端具有插入序列； (3)两末端是反向重复序列； (4)靶位点存在短正向重复序列 (5)可以作为一个整体进行转座；含有的一个或两个IS元件也可进行单独转座 复合转座子的结构 8 3.真核生物中的转座子家族（transposon A, Tn A） 长约5kb左右，两端具有ITR，而不是IS，中部的编码区不仅编码抗性标记，还编码转座酶和解离酶 4.转座噬菌体：以溶菌和溶源周期性交替生长的温和噬菌体 ①含有与转座有关的基因和反向重复序列 ②能够整合进寄主染色体，催化一系列染色体的重新排列 10 转座作用的机制 1增殖：在基因组中增加转座因子的拷贝数 2步骤： ①供体剪切：使转座因子从宿主DNA中分离出来 ②链交换：转座酶催化使转座子与靶位点相连
3、遗传密码的特征 三联体、通用性、简并性、摆动性、偏好性、连续性、不重叠性、起始、终止密码子。 (1) 遗传密码是三联体密码。一个密码子由mRNA上三个相邻碱基组成。 （2）连续性，密码子之间是连续的，中间没有停顿。如果插入或确实一个就会发生错误。 （3）不重叠性，相邻密码子之间不共用核苷酸 （4）通用性，不同生物共用一套密码子 （5）简并性，多个密码子编码一个氨基酸的情况 （6）摆动性：密码子与反密码子配对时，前两个严格遵守碱基互补配对原则，第三对有一定自由度，可以“摆
动” （7）偏好性：不同生物对同义密码子有一定的偏好。 (8) 密码子有起始密码子（AUG、少GUG）和终止密码子（UAG、UGA、UAA）。 4、染色体具备哪些作为遗传物质的特征 5、什么是核小体，简述其形成过程 6、简述DNA的一、二、三级结构 7、什么是转座子可分为哪些种类。 8、请说说插入序列与复合型转座子之间的异同。 2蛋白质合成后的加工修饰有哪些内容（6分） (1)N端fMet或Met的切除。 (2)二硫键的形成。 (3)特定氨基酸的修饰，包括磷酸化，糖基化，甲基化，乙基化，羟基化，羧基化等。 (4)切除新生肽链中的非功能片段。 4、请简述乳糖操纵子的控制模型的主要内容。（10分） ①Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码。 ②这个mRNA分子的启动子紧接着O区，而位于I与O之间的启动子区（P），不能单独起动合成β-半乳糖苷酶和透过酶的生理过程。 ③操纵基因是DNA上的一小段序列（仅为26bp），是阻遏物的结合位点。 ④当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA的转录起始受到抑制。 ⑤诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵基因结合，从而激发lac mRNA的合成。当有诱导物存在时，操纵基因区没有被阻遏物占据，所以启动子能够顺利起始mRNA的合成。 试说明真核细胞与原核细胞在基因转录，翻译及DNA的空间结构方面存在的主要差异，表现在哪些方面 ①在真核细胞中，一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，很少存在原核生物中常见的多基因操纵子形式。 ②真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋白相结合，只有一小部分DNA是裸露的。 ③高等真核细胞DNA中很大部分是不转录的，大部分真核细胞的基因中间还存在不被翻译的内含子。 ④真核生物能够有序地根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能在需要时增加细胞内某些基因的拷贝数。 ⑤在真核生物中，基因转录的调节区相对较大，它们可能远离启动子达几百个甚至上千个碱基对，这些调节区一
中国科学: 生命科学 2011年 第41卷 第2期: 87 ~ 96 SCIENTIA SINICA Vitae https://www.doczj.com/doc/b017753343.html, https://www.doczj.com/doc/b017753343.html, 英文引用格式: Liu D, Tang W Q, Yang J Q, et al. Recent advancements in Tc1-like transposons. SCIENTIA SINICA Vitae, 2011, 41: 87–96, doi: 10.1360/052010-449 《中国科学》杂志社 SCIENCE CHINA PRESS 评 述 类Tc1转座子研究进展 刘东① , 唐文乔① *, 杨金权① , 刘少军② ① 上海海洋大学水产与生命学院, 省部共建种质资源发掘与利用教育部重点实验室, 上海 201306; ② 湖南师范大学生命科学学院, 教育部蛋白质化学及鱼类发育生物学重点实验室, 长沙 410081 ? 联系人, E-mail: wqtang@https://www.doczj.com/doc/b017753343.html, 收稿日期: 2010-07-07; 接受日期: 2010-12-24 国家自然科学基金(批准号: 30630051, 30771650)、教育部博士点基金(批准号: 20070264001)、上海市重点学科(批准号: S30701)和上海市教委E-研究院(批准号: E03009)资助项目 DOI: 10.1360/052010-449 摘要 转座子广泛存在于各种生物基因组中, 能在染色体不同位点间转座, 并在基因组中大量扩增. 转座子的活动能引起生物基因组或基因的重组和变异, 加速生物多样性及其进化速率, 被视为生物基因组进化的内在驱动. 转座子分2类: 反转座子和DNA 转座子. 类Tc1转座子是DNA 转座子超级家族中种类最多、分布最广的一类. 本文简要概述了类Tc1转座子的结构特征, 及其扩增、转座和迸发的机制, 并展望了其应用和研究方向. 关键词 基因组 转座子 转座酶 类Tc1 进化 真核生物基因组中, 除编码蛋白序列和调控序列外, 还有许多功能未知的散布重复序列和串联重复序列. 转座子(transposable element; transposon)是一种能够迁移的散布重复序列, 广泛存在于各种生物的基因组中, 其转座酶基因是自然界中最普遍、最丰富的一种基因[1]. 20世纪20~40年代, McClintock [2]在研究玉米自交后代的染色体结构变化时, 发现9号染色体上具有一个可转座的断裂位点(dissociation, Ds), Ds 从原位点解裂后转入种子生色等位基因的邻近位点, 改变了种子生色基因的表达, 当Ds 从邻近位点转出后, 种子生色基因恢复正常表达, 由此提出Ds 是转座元件的概念. 在染色体间, “跳跃”的转座元件以一种精准的方式调控基因的表达, 因此被称为控制因子(controlling elements)或转座子[3]. 转座子具有两个主要特征: 一是能够从细胞染色体的一个位点迁移(转座)到另一个位点, 引起生物基因组或基因的重组和变异, 加速生物多样性和进化速率[4]; 二是能够在生物基因组中大量扩增拷贝, 是一类“自私基 因(selfish gene)”[5]. McClintock [3]创立的转座子理论, 改变了以往人们认为遗传物质是固定排列在染色体上的观念. 转座子被视为生物基因组进化的内在驱动[6]. 自1950年首次被报道以来, 转座子理论历经30余年才被遗传学界所接受[3], 现已成为生命科学研究的一个热点, 在PubMed 文献数据库, 以“transposable element”可检索出文献>19900篇. 根据转座机理, 转座子分为2类: 由RNA 介导的依靠反转座酶实现转座的Ⅰ类转座子, 或称反转座子(retransposon); 以DNA 形式的转座酶催化转座的Ⅱ类转座子, 又称DNA 转座子[7]. 自然界最普遍的DNA 转座子可能是在线虫(Caenorhabditis elegans )中发现的Tc1和果蝇(Drosophila )中发现的Mariner , 类似于Tc1和Mariner 的转座子在真菌、植物、原生动物、鱼类、蛙类和哺乳类基因组中均有发现[8]. 比较分析线虫、昆虫、涡虫(Planaria )和鱼类的类Tc1和类Mariner, 发现它们具有共同特征, 起源于同一祖先, 可构成1个Tc1-Mariner 超家族[9]. 基于转座子