转座子的研究进展
转座子的研究进展
转座子的研究进展摘要转座子是一类散布在基因组中序列重复的DNA片段，可以通过特定转座酶在基因组中移动，是DNA上可自主复制和移动的基本单位，存在于生物界的各个领域。
本文就转座子的分子结构、类型、转座机制、特点和功能及相关技术等方面做一综述。
关键词：转座子研究进展目录一前言 (1)二本论 (2)2.1转座子的分子结构 (2)2.2转座子的类型 (2)2.3转座子的转座机制 (3)2.4转座子的特点和功能 (3)2.5转座子相关技术 (3)2.5.1转座子分离方法 (3)2.5.2转座子基因标签技术 (4)2.5.3转座子定点杂交技术 (4)2.5.4转座子基因打靶技术 (4)2.5.5基因增补技术即非病毒转座子“睡美人苏醒”技术 (4)三结论 (5)参考文献 (6)一前言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[2]。
对于转座子的研究我们可以追溯到20世纪40年代，McClintock[1]在玉米中首次发现了染色体中存在一类不稳定的元件，但她的发现并没有引起广泛的关注。
直到20世纪七八十年代，随着在细菌中发现了Mu转座子，小鼠中发现了B1、B2转座子，灵长类中发现了Alu转座子后，人们才逐渐的认识到所有生物体中都普遍存在着转座子[3]。
生物界中存在众多与转座子有关的遗传变异的例子，如转座子插入外显子、调控区、内含子以及介导重组。
寄主与转座子是相互适应的，如寄主调控转座子的拷贝数，转座子对非编码区的插入偏爱，转座子拷贝数的自我调控等[4]。
二本论2.1转座子的分子结构转座子由下列成份所组成：（以Tn3为例）①反向重复序列（Inverted repeat）：首先是由电子显微镜观察到，随后的DNA序列分析则直接说明了转座子存在着末端反向重复序列。
Tn3有38个碱基对的末端反向重复序列，它是转座所必需的，可能与转座酶识别切割位点有关。
转座子及其应用研究进展
转座子及其应用研究进展转座子是一种可以移动DNA序列的基因元件，同时也是基因工程中极其重要的技术工具之一。
鉴于它极其灵活的技术性和应用广泛性，自问世以来，一直备受科研人员的青睐和热情追捧。
在转座子的发现和应用进程中，有很多科学研究的成果和技术进展，为了更好地了解转座子及其应用领域的前沿研究情况，本篇文章将对其发展历程和应用研究进展进行概述。
1. 转座子的发现和进化转座子又叫跳跃基因，是指一种具有自我移动能力和自我克隆能力的DNA序列。
它广泛存在于生物界，从单细胞生物到哺乳动物都有它的足迹，对生物进化的角色也十分重要。
转座子最早发现于玉米中，其结构上的一些共性特征比如重复序列、反转录酶等使得它们被归于同一个家族，并被命名为“反转录转座子”。
进一步的研究使得人们发现，不同的转座子家族具有不同的结构特征和生物学功能。
随着技术的不断提高，越来越多的转座子被发现和鉴定，因此研究对象也不限于玉米等模式生物体系，而是包括了更高等级的生物，如细菌、酵母菌、果蝇、线虫、小鼠等，对转座子的探索也因此进入了一个全新的阶段。
2. 转座子在基因工程中的应用转座子具有很多优点，比如具备可重复性、高效率、精确性和广泛的适用性等特点。
这使得它在基因工程中成为了一种得力的利器。
一些应用研究已经表明，转座子系统可用于瞬间转移外源DNA到多种生物体中，并实现可控的、稳定的基因表达。
比如，转座子技术被应用于真菌、哺乳动物等体内外的基因转移和疾病治疗等多个项目中。
另外，转座子还广泛应用于基因编辑、肿瘤治疗、新药研发、农业生产和环境修复等领域。
转座子还可以用于基因靶向和剪接，基于基因编辑的基因测序技术最近引起了极大的关注。
它基本上是一种使用DNA剪切工具在细胞中添加或删除基因的方法，现已得到了广泛的应用。
因此，转座子在基因编辑中已有广泛的应用，尤其是在人体水平的基因编辑中，其发展前景可以说广阔无边。
3. 转座子在亚洲的研究我们现在已经了解转座子的发展历程和应用范围，我们进一步了解一下以亚洲为代表的一些转座子相关研究。
_睡美人_转座系统研究进展
·43 ·
“睡美人”转座系统研究进展
丁 吴晓晖 3
(复旦大学发育生物学基地 , 上海 200433)
摘要 “睡美人 ( S leeping Beauty , SB) ”转座系统是 Tc1/ m ariner 转座因子超家族中的一员 , 是目前唯一取材 于脊椎动物的具有活性的转座系统. 对近年来有关 “睡美人”的研究进展作一个综述 , 并针对存在的问题提出 相应的解决方案 . 关键词 睡美人 ( S leepi ng Beauty) , 转座 , 转基因 学科分类号 Q344
2003 ; 30 (1) 生物化学与生物物理进展 Prog. Biochem. Biophys.
方法 抗生素筛选
转入报告基因 DNA 印迹
PCR 常规 PCR R T2PCR 反向2PCR Splinkerette PCR
Table 1 Methods for detecting the transposition of SB 表 1 检测 “睡美人”转座的分子生物学方法
PCR
染色体之间
67 %
[7]
小鼠 FVB/ n2) 生殖细胞
> 1 显微注射 DNA 印迹
染色体之间
2 3)
[6]
小鼠 FVB/ n2) 单细胞胚胎
> 1 显微注射 DNA 印迹
质粒至染色体
16 %
[4]
1) 除特别说明外 , 转座效率是指由于 SB 转座酶的作用 , 而发生转座的研究对象 (细胞或个体) 的数量 , 占所有研究对象数量的百分比 (不考虑在同一研究对象中发生转座的次数) . 2) 表示品系. 3) 这里的转座效率是指每个个体中由于 SB 转座酶的作用而发生转座的平均次数.
细胞逆转录转座子及其功能研究
细胞逆转录转座子及其功能研究细胞逆转录转座子（LTRs）是一类特殊的转座子，它们在细胞DNA中构成了很重要的基因组组成元件。
转座子是可以改变基因排列和表达的DNA序列，因此在基因组进化和调控中具有至关重要的作用。
在本文中，我将深入探讨细胞逆转录转座子及其功能研究。
一、逆转录转座子的概述逆转录转座子（retrotransposon）是由RNA媒介的“逆向反录”过程使DNA复制插入到基因组中的移动元件。
它们是真核生物基因组中的最重要的复制性基因组元件之一。
逆转录转座子在细胞中存在不同的亚型，主要分为长镜像转座子（LTRs）和非长镜像逆转录转座子（non-LTRs）。
其中，LTRs是带有长镜像序列的逆转录转座子，能与终端重复序列（terminal repeat sequences）配对形成类似病毒颗粒的粒子，是目前已知的大部分逆转录转座子的一种。
二、LTRs的结构和功能LTRs由内部反向转录（reverse transcription）酶、内部RNA转录起始位点（promoter）和长镜像序列组成。
内部反向转录酶可转录，逆转录RNA并将其插入到新的位点中。
内部RNA转录起始位点能驱动LTR的转录，这样它们就能制造足够数量的RNA，并使它们转录逆行后转化为DNA。
而长镜像序列则起到了重要的调控作用，包括DNA复合物的形成，RNA转录和后转录活动的调节。
虽然细胞逆转录转座子的具体功能还不是很清楚，但是它们已经被发现对基因调控和表达具有重要的影响。
例如，有些LTRs可以充当编码转录因子（transcription factor）的端点，从而控制基因表达和调节。
此外，LTRs也可能影响DNA复制、修复和重组过程，从而对细胞的遗传稳定性产生影响。
三、LTRs的研究进展随着分子生物学和基因组学的进步，LTRs的研究进展迅速。
目前已经有大量的研究表明，LTRs在多种生物体中广泛分布，是基因组演化和调控的重要组成部分。
植物反转录转座子的研究进展
１２１ Ｌ ． ． ＴＲ 反 转 录 转 座 子 中 的 Ｔｙ 一ｏ ｉ 组 ： １ｃｐａ Ｌ ＴＲ不 编 码 任 何 已 知 的 蛋 白 质 ，但 含 有 与 该 类 转 座 子 转 录 密 切 相 关 的 启 动 子 和 终 止 子 ，Ｌ Ｒ 通 常 Ｔ
以反 向 重复 序 列 ５一 Ｇ一 ５一Ａ一 束 ．Ｌ Ｔ ３和 Ｃ ３结 ＴＲ 反
（ 四川大学 生命 科学 学 院 ，成 都 ６ ０ ６ ； 四川农业 大 学水 稻研究 所 ，温 江 ６ １ ０ １ １０ ４ １ ３ ） １
Байду номын сангаас摘要
反 转录 转座 子是 生 物界 中存 在 的一 类可 移 动 的遗传 因子 ，其转 座 功能 通过 ＲＮＡ介 导 反 转 录来 实 现 ．它 在
转 录 转 座 子 由 一 条 含 ５ 一 Ｕ５Ｐ Ｓ编 码 蛋 白 区 一 Ｒ— 一 Ｂ －
Ｐ Ｔ－ 一 ３ Ｐ Ｕ３Ｒ一 的 ｍＲ ＮＡ 分 子 编 码 ． 编 码 蛋 白 区
且 因 其 特 有 的 复 制 模 式 ，保 留 了插 入 位 点 的 序 列 ， 引 起 的突 变 相 对 稳 定 ． 由于 反 转 录 转 座 子 具 有 存 在 广 泛 、高 拷 贝数 、插 入 位 点 专 一 性 等 特 点 ，在 研究 植 物 基 因组 的组 成 ，表 达 调 控 、基 因组 进 化 、系 统
用来 实 行 反 转 录 转 座 子 的 复 制 供 座 功 能 ； ｉｔ基 ｎ
１ 植 物 反 转 录转座 子 的类 型 结构 及 分 配
１ １ 植 物 反 转 录转 座 子 的 类 型 ．
因编 码 的整 合 酶 协 助 反 转 录 转 位 子 以 ＤＮＡ 形 式 插 入 一 个 新 的 染 色 体 位 点 ．一 般 而 言 ，ｇ ｇ，ｐ ｌ和 ａ ｏ
转座子在基因工程中应用的研究进展
全基因组序列分析
斑马鱼 Danio rerio
全基因组序列分析
血红丛赤壳菌 Nectria haematococca
全基因组序列分析
水稻 Oryza sativa
全基因组序列分析
大豆疫霉菌 Phytophthora sojae
全基因组序列分析
家鼠 Rattus spp
全基因组序列分析
海胆 Strongylocentrotus purpuratus
1
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，在整合酶的作用下，将新 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。根据是否具有编码 反转录酶的能力，反转录转座子可分为两个家族: 自主性反转录转座子和非自主性反转录转座子；按 照序列结构中有无长末端重复序列(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(ERV) 、LTR反转录转座子及长散在元件(LINEs)；非自主性反 转录转座子包括短散在元件(SINEs) 及修饰性反转录假基因(刘冬，2008)。
赤拟谷盗 Tribolium castaneum
全基因组序列分析
银锭夜蛾 Macdunnoughia crassisigna
同源克隆
表 1 来源：王建军，等，2009。
与其他转座子相比，piggyBac 转座子在昆虫纲中分布较少，但其却能在亲缘关系较远的物种中发
挥作用。目前，利用 piggyBac 转座子已经成功获得了多种转基因昆虫(表 2)。
“睡美人”转座子的研究进展
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｓｌ ｅ ｅ ｐ ｉ ｎ ｇ Ｂｅ ａ ｕ ｔ ｙ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｓ ｏ ｎ ； ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｂ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ； ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ
扬 州 大学 动物科学 与技 术学 院 ，扬州 ２ ２ ５ ０ ０ ９
摘要 ： “ 睡美人 （ Ｓ ｌ ｅ ｅ ｐ ｉ ｎ ｇＢ ｅ ａ ｕ ｔ ｙ ， Ｓ Ｂ） ” 转座 系统是 Ｔ ｃ ｌ ／ ｍａ ｉ ｒ ｎ ｅ ｒ转座 子超 家族 中的一 员， 已经失活 了一千 多万年 。
１ ９ ９ ７年 ，Ｉ ｖ ｉ ｃ ｓ等根 据积 累的 系统发 生数据 ， 利 用 生物信 息学 的方法，对 其进行 分子 重建 ， 终 于唤 醒 了其 转座 活
Ｏ Ｕ ｆ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｋ ｎ ｏ ｗｌ ｄｇ ｅ ｅ ｏ ｆ Ｓｌ ｅｐ ｉ ｎ ｇ Ｂｅ ａ ｕ ｙ， ｔ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｃ ｈ ｎｉ ａ ｓ ｍ ｎｄ ａ ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ａ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｓ ， ｎｄ ａ ｂ ｉｎ ｒ ｇ
重建的第一步是通过将两个不同来源的片段互补拼接在一起从而恢复一个完整的开放阅读框图在此过程中还要消除中间未成熟的终止子和移码突变由于的序列还有个位置上与保守区域的一致序列不符因此它还不具备转座能力
转座子介导的细菌耐药机制相关研究进展
根 据 转 座 子 同 时携 带 原 始基 因信 息 与 基 因 突变 后信 息 的特 性 ， 可利 用 每个不 同细菌 中基 因突变 株所
含转座子信息进行研究 ， 从而更加深入的获得该细菌 生理生化 以及耐药 、 致病等方面特征的认识。 １ ． ２ 转 座子 结 构 与分 类 宿主 基 因 出现转 座 移 植 时 首先进行插入动作进入其基 因序列 ， 然后使受体片段 中 的有 一段 ３ ． １ ２ ｂ ｐ的靶 序 列 Ｄ ＮＡ进 行 自我 复 制 ， 插 入 的 转座 子 存 在 于原 宿 主 的两个 靶 序 列 之 间 。虽 然 每个转座子 的靶序列长度各不相 同， 但对每个单独的 转座 子来 说 ， 它所 复 制 的靶序 列结 构 都是 一样 的 ］ ， 如 Ｔ ｎ ３ 两 端 总有 ５ ｂ ｐ 的靶 序列 ， 而１ ５ １ 两翼 总有 ９ 个碱 基 ຫໍສະໝຸດ ［ 文献 标识 码 ］ Ａ
Ｄｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ７ １ ９ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ３ ３
在感染性疾病的临床治疗 中， 因细菌耐药性而使
治疗 难度 越 发严 重 ， 例如 临床 感染 治疗 中最 常检测 到 的 致 病 菌 大肠 埃 希 菌 （ Ｅ ． ｃ ｏ ｌ ｉ ）ｎ ， 因对 其 大 量 广 泛 的 使用 抗 菌药 物 ， 而导 致耐 药菌 株 中 同时携 带 头孢菌 素
越 多 类 似 的 ＤＮ Ａ序列 被 发 现 。跳 跃 基 因也 称 转 座
因子或转座子 （ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｓ ｏ ｎ ， Ｔ ｎ ） ， 它 是 指 基 因组 中从
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
转座子及其相关技术的研究
摘要：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，转录组的活动对生物体基因组的转录以及演变存在着严重影响，本文就转座子的基因机理及特征、转座子沉默、转座子的标签技术以及其在植物中的运用进行阐述。
转座子是存在于DNA上可自主复制和移位的基本单位。
MclCintockl’嗜次在玉米中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。
目前认为，多数生物体有自发突变且有重要表型效应出现的原因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。
1.转座子特征与分类
基因转座时发生的插入作用中受体分子都有一段3-12bp的靶序列DNA会自我复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。
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。
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,重新插入基因组DNA中。
第二类转座子又称为返座元，在结构和复制上与反转录病毒类似，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。
2转座子相关技术
2.1转座子分离方法
有4种方法用来分离转座子:(l)转座子诱捕法，此法适用于分离具有相当高的整合和切割频率的转座子。
(2)Southern杂交法，此种方法需要有适当的探针，用于检测已知的转座子。
(3)重复DNA序列鉴定法，适用于高拷贝数的无论是否有活性的转座子。
(4)PcR扩增法，对己知序列的转座子可以设计引物直接PCR扩增。
2.2转座子标签技术
转座子标签技术是根据转座子随机插入引起突变的特性而发展起来的分离未知基因的方法。
转座子整合进入启动子或编码区，使基因突变失活并产生一种新的表型，再根据转座子上设计的已知序列标签克隆失活的基因，分离转座子和突变基因的侧翼区鉴定该基因，是定向研究基因的有效方法。
2.3转座子定点杂交技术
转座子定点杂交技术是指在一个突变体系中将所有的转座子插入靶序列，同时用DNA基因芯片绘图技术，确定不同条件下的样本全基因组之间的差别，迅速地判断其功能特征的技术。
转座子插入使基因片段断裂均匀化而利于杂交，克服了单纯使用芯片时，基因片段过大或不均匀，导致杂交困难和杂交不完全的缺点。
3.转座子技术的应用
转座子普遍存在于几乎每种生物中，应用转座子及其相关技术可以全面确定微生物基因组功能特征，也可以作为特定群体多样性的鉴别的诊断工具；转座子的插入元件与微生物分解代谢相关的基因结合可以运用于环境的生物修复；在细胞工程中，转座子可作为有力的工具和基因载体系统用于克隆转基因生物。