转座子的插入突变及转座子的应用
下了一个双链缺口。
供体被释放
Tn 连接到靶上
图 23-43 Tn 的两条链先后被切割，然后转座子与切开 的靶位点连接。
（二）复制 型转座
特征：
1、转座后原 来位置上的 转座因子保 持不变；
2、转座过程 中有一共整 合体。
Tn 靶 单链交错切割
转座子被切开的 末端和靶被切开 的末端连接 交叉结构(单链转移复合
2、构建突变体库
正因为以上转座子的特征，转座子才 被广泛应用于构建插入突变体库，现 已成为研究基因功能的重要手段之一。 目前研究和应用得较多的有Tn10、 Tn5、Tn3和Mu噬菌体 。
3、鉴别菌株及群体多样性
转座子通常限制性地分布于特定的真 菌菌株或群体中，可以作为特定菌株 的诊断工具，已用于丝状真菌群体多 样性分析。在医药工业方面已用于有 益菌株的鉴别， 在植物病理学方面已 用于鉴别特定的病原 。
转座子的插入突变及转座子 的应用
主讲人:杨长友 本组成员:杨菊 孙青芝 陈骊君 陆朝军 杨长友
内容提要
一、转座子的发现 二、转座子的分类 三、转座子的转座机制 四、转座子的遗传效应 五、转座子插入位点的鉴定方法 六、转座子的应用
一、转座子的发现
转座子（transponson,简称Tn）, 又称易 位子，是指存在于染色体DNA上可以自主 复制和位移的一段DNA序列。
从 3’ 末端复制 产生共合体
重组
共合体
四、转座的遗传学效应
❖ （1）插入突变失活或改变基因表达的 模式。
插入突变失活是转座的最直接效应，但 转座也可以通过干扰宿主基因与其调控元件 之间的关系或改变DNA的结构而影响基因的 表达。
四、转座的遗传学效应
（2）插入位置上出现新的基因。 （3）改变染色体结构。（见下图）
（4）外显子改组
❖ 当两个转座子被同一转座酶识别而整合 到染色体的邻近位置时，则位于它们之 间的序列有可能被转座酶作用而转座， 如果这个DNA序列中含有外显子，则被 切离并可能插入另一基因组中，这种效 应称为外显子改组（exon shuffling）。 外显子改组将导致基因组中新基因的产 生。
五、转座子插入位点的鉴定方法
一、转座子的发现
• 现在的研究说明，在生物界中转座子 是普遍存在的，并认为在生物的遗传 进化方面有重要作用。转座子从一个 位置转座到另一个位置的转入和切出 过程，改变了原有基因的结构和排序， 从而产生了突变。
• 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。
二、转座子的分类
反向PCR法
• 该方法的操作步骤为，提取转座子插 入形成的突变体的染色体，用适宜的 限制性内切酶消化后，用连接酶进行 酶切片段的分子内自连，然后用一对 位于转座子上的外向型引物进行PCR 扩增， PCR产物直接测序或克隆在T 载体上测序， 获取转座子插入位点周 围序列的信息。
六、转座子的应用
❖ 基因的标定
质粒拯救法
质粒拯救法是转座子应用于分子生物学研究后 应用最广泛的转座子插入位点周围序列鉴定的方 法。但这种方法实验周期比较长， 操作相对繁琐， 为保留选择标记， 有时适宜的限制性内切酶的选 取非常困难。对于一个突变体中有多处转座子插 入的研究以及需要鉴定的突变体数量众多的研究 而言， 这种方法不是一个理想方法。
质粒拯救法
反向PCR法
质粒拯救法
该方法的操作步骤为，将转座子插入后形 成的突变体的染色体或质粒DNA用限制性内 切酶消化，凝胶电泳分离后，以转座子上的片 段为探针， 进行 Southern杂交， 确定转座 子插入位点所在片段的大小， 即在电泳分离 条带上所处的位置。
然后将这一部分DNA回收， 连接在如 pUC18等克隆载体上，转化大肠杆菌， 并根 据一定的基因标记筛选克隆有转座子插入位点 的片段的菌株。
三、转座子的转座机制
据转座子的移动机制，转座可分为： （一）复制型转座 （二）非复制型转座
转座酶结合在 Tn 两被交错剪切
1、断裂和重 接反应使靶 重构。
+
2、供体保持 裂缺。
另一条链也被切
受体也被交错切割
3、不形成共 图 23-42 交换结构经剪切释放 整合体。 后导致非复制型转座子插入到靶
转座子可以在不同复制子之间转移，以非 正常重组方式从一个位点插入到另外一个 位点，对新位点基因的结构与表达产生多 种遗传效应。
一、转座子的发现
• 转座子是1951年美国玉米遗传育种学家 Mcclintock最早发现的，是针对玉米籽粒 中色斑不稳定现象而提出来的。
• 当时这是一个新概念，它突破了以往人们 认为基因在染色体上的位置是固定不变的 认识，所以一开始并不被大家接受，直到 1967年在大肠杆菌(E．coli)的半乳糖操纵 子研究中发现了这类插入序列，才得以被 普遍认同。
❖构建突变体库 ❖鉴别菌株及群体多样性 ❖生态环境污染的生物修复 ❖转基因生物的克隆
1、基因的标定
所要分离和克隆的基因不同，在定 位和标定时所用的方法也不同。若要获 得感兴趣的己知目的基因，则采用目的 诱变策略，即用一个稳定遗传的隐性纯 合体与一个带有活跃转座子的显性纯合 体杂交，可以在F1代标定目的基因。
1、基因的标定
若要获得引起新突变的未知基因， 则用随机诱变策略(非目的诱变)，即将 带有功能性转座因子的显性纯合系植株 与不带转座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 转座子随机插人引起突变表型的突变株， 然后选择感兴趣的新突变株进行研究。
2、构建突变体库
转座子具有可选择的抗性标记而容易在体 内鉴定突变，经转座子诱变的突变子含有 已知的DNA片段，可以通过转座子序列的 杂交来鉴定突变基因的位置，经转座子诱 变的突变体具有高度的极性，使得被诱变 的基因以及同一操纵子内的下游基因完全 丧失功能。
（一）简单转座子（插入序列，IS） 结构特征： 1、含短的末端反向重复序列（ 15-25bp）; 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。
二、转座子的分类
（二）复合转座子 结构特征： (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。
微生物中的转座因子
(Kan)
生长
第三节
丝状真菌中的转座因子
一、丝状真菌中的转座现象 真菌转座因子的鉴定方法： 1.克隆真菌中的重复序列，然后与其他生物中的已知转座因 子进行比较来确定。 2.根据真菌的缺陷型表型来鉴定转座因子。
3. 通过同源杂交，即以别的生物中的转座因子为探针进行杂
交筛选。 4. 通过DNA序列分析。
长度kb 9.3 5.7 3.1 2.5 2.08
遗传标 末端特 记 征 TetR KanR KanR CamR 胞外肠 毒素 IS10R IS10L IS50R IS50L IS903 IS1 IS1
末端两 IS排向 反向 反向 反向 同向 反向
IS关系 2.5%差异 1bp差异 相同 相同 相同
二、细菌转座子
带有抗性基因并能在不同的DNA分子之间移动的遗传单位 叫做细菌转座子(bacterial transposon，Tn)。
细菌抗药性转座子一般可分为两类： 复合转座子 (composite transposon) 复杂转座子 (complex transposon)
1. 复合转座子
转座子 Tn10 Tn5 Tn903 Tn9 Tn1681
2. DNA转座子 结构特征与细菌转 座子类似，两端具 有反向重复序列， 中间有编码转座酶 的ORF，在靶位点 两端形成正向重复 序列。
第四节
酵母中的转座因子
本章思考题
1、转座因子分哪几类？它们之间有何异同？ 2、何谓复合转座子、复杂转座子？各有何特点？ 3、根据复制机制，将转座子分为哪几类？各有何特点？
第一节
细菌转座因子的类型和结构
细菌转座因子分为四个类型： 插入序列（insertion sequence IS） 转座子（transposon Tn） 接合型转座子 转座噬菌体（Mu）
转座子在转基因动物中的应用
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。
转座子(真核).
2.非复制型转座(non replicative transposition)
根据在转座过程中有无交叉结构，而分为下面两种不同的 类型。
(1)剪-贴型转座(cut-and-paste transposition)
这类转座又叫简单插入，是一种非复制型转座过程。 * 在该过程中转座酶识别转座因子的末端，在转座因子的末 端进行双链切割， * 同时转座酶在受体的靶部位交错切割，然后转座子与靶部 位的切口末端相连接。而且，在转座子过程中，转座因子并 不与受体形成共整合体。这种类型的转座只需要转座酶。 * 很多插入序列(IS)和复合型转座子，如IS10、IS50、Tn5、 Tn10等就是以这种途径进行转座的。 图12
2.转座子插入带有与突出单链末端的切口之间，二者共价连接 起来， 3. 由此形成的两段靶序列单链区由 DNA 聚合酶Ⅰ或其它类似 的酶填充，再由连接酶将端口连接起来。交错末端的产生和 填充解释了在插入部位产生靶DNA正向重复的原因。
二、转座模型
根据转座因子在转座过程中是否有共整合体及转座因子是否有 复制而分为二种类型：复制型转座和非复制型转座；又可根据 转座过程的不同，而分为剪- 贴型转座、保守型转座和复制型 转座等。 1.复制型转座(replicative transposition) (1) 供体分子上的转座子首先被转座酶在其两端被交错切开， 使转座子的两个DNA链都带有游离的3’末端OH基。 (2) 转座酶在转座子两端进行切割的同时也对靶部位的两个链 进行交错切割， (3) 供体和靶链在切口处连接，转座子的每个 DNA 链的 3’ 末端 OH 基与靶位点切割后产生的突出单链 5’ 末端磷酸基团共价连 接，从而产生一种交叉结构。
•由于转座作用，使一些原来在染色体上相距甚远的基因组合 到一起，构建成一个操纵子或表达单元，也可能产生一些具 有新的生物学功能的基因和新的蛋白质分子。
遗传学：转座因子的遗传分析
P因子基因在体细胞和生殖细胞mRNA加工剪切存在差异，产生 不同的蛋白（转座阻遏蛋白和转座酶）
M雌× P雄杂交F1出现杂交劣育的机制：
M品系雌性细胞质内缺失转座阻遏蛋白，P品系雄性细胞核存
在P因子，F1代生殖细胞P因子自由转座，F1劣育
是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分，不含宿主基 因，但都含有编码转座酶的基因。
一个细菌常有多个IS,都可以自主转座，因为自身带有转 座酶
已 知 IS 有 10 余
种 ， 长 7685700 之 间 ， 两 端有反向重复 序列
图11-7
2.2 转座子（transposon Tn) 较大，一般2000-25000bp 除含转座有关基因外，还带抗药基因和其它基因 复合转座子：两端带有IS 简单转座子：两端没有IS而有简单重复序列IR
被切离而缺失，DR只留下一个 如重组发生在IR之间，结果IR之间的DNA发生倒
位
图11-31
5.2 诱发基因突变与启动外显子混编
转座子插入某个基因往往导致基因失活：
转座子插入所在基因转录方向相同，转录终止在转座子的 多聚A信号位点，形成半截mRNA 有时也能正常表达—渗漏突变 转座子插入与所在基因的方向相反，前体RNA中的转座子 序列在转录后加工切除，编码正常
有的后代完全是有颜色
麦克林托克的伟大发现
1940-1950，McClintock研究玉米胚乳紫色、白色 以及白色背景上带紫色的遗传
1951， McClintock提出了生物基因组中存在转座 因子学说（就是Ac-Ds系统 ）（下图）
这些转座因子可沿染色体移动，也可以不同染色 体跳跃
这是遗传学发展史中划时代的重大发现
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)。
转座子自主学习
转座子自主学习
DNA的转座，或称移位，是由可移位因子接到的遗传物质重排现象。
转座依赖于DNA复制。
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，特点：频率低，依赖于DNA的复制。
1、转座子分为两大类：插入序列和复合型转座子。
（1）插入序列是最简单的转座子，它不含有任何宿主基因。
它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。
（2）复合型转座子是一类带有某些抗病基因（或其他宿主基因）的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS，表明IS插入到某个功能基因两端时就可能产生复合型转座子。
2、真核细胞转座子
○1自主性转座子：自主具备剪接和转座
○2非自主性转座子：与同家族的自主性转座子一起时具有剪接和转座功能。
（内部缺失内源序列，两端是完整的，只
有在细胞内出现相应的转座酶活性，才能恢复其转座性能）3、转座作用机制
复制性和非复制型两大类，转座酶和解离酶分别作用于原始转座子和复制转座子。
4、转座作用的遗传学效应
○1转座引起插入突变
○2转座引起新的基因
○3转座引起染色体畸变
○4转座引起的生物进化。
转座子标签技术是利用转座子作探针克隆出突变基因
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。
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。
根据转录因子的作用特点可分为二类；第一类为普遍转录因子它们与RNA聚合酶Ⅱ共同组成转录起始复合物，转录才能在正确的位置开始。
TFⅡD以外，还发现TFⅡA，TFⅡF，TFⅡE，TFⅡH等，它们在转录起始复合物组装的不同阶段起作用。
第二类转录因子为组织细胞特异性转录因子，这此TF是在特异的组织细胞或是受到一些类固醇激素，生长因子或其它刺激后，开始表达某些特异蛋白质分子时，才需要的一类转录因子。
人类Ⅱ型基因的转录因子因子分子量功能RNAPolⅡ≥10K依赖模板合成RNATFⅡA 12, 19, 35K 稳定TFⅡD和DNA的结合，激活TBP亚基TFⅡB 33K 结合模板链（-10～+10），起始PolⅡ结合，和TFⅡE/F相互作用TFⅡD (TBP, 30K) T BP亚基识别TATA，将聚合酶组入复合体中，TAFs识别特殊启动子TFⅡE 34K(β),57K(α)结合在PolⅡ的前部，使复合体的保护区延伸到下游TFⅡF 38, 74K 大亚基具解旋酶活性（RAP74）,小亚基和PolⅡ结合，介导其加入复合体TFⅡH 具激酶活性，可以磷酸化PolⅡC端的CTD，使PolⅡ逸出，延伸TFⅡI 120K 识别Inr，起始TFⅡF/D结合TFⅡJ 在TFⅡF后加入复合体，不改变DNA的结合方式TFⅡS RNA合成延伸TBP作为第一个和DNA接触的因子十分引人注目，有是它被看成是一种“束缚”因子（commitment factor）其实是和RNA pol Ⅱ结合，使启动子转录，它起到介导的作用。
转座子概述
末端11bp的IR和8bp的DR，DR是由靶位点重复而成。
Ds:
各种Ds因子的长度和序列都不相同，但和Ac相关。其末端同样 有11bp的IR。
Ds比Ac短，其缺失的长度不同，一个极端的例子是Ds9因子仅 缺失194bp，另一个例子是Ds6因子长仅有2.5kb，相当于Ac两端 各1kb。
转座产生的染色体畸变
当复制性转座发生在宿主DNA原有位点附近时，往往导 致转座子两个拷贝之间的同源重组，引起DNA缺失或倒位。 若同源重组发生在两个正向重复转座区之间，就导致宿主染 色体DNA缺失；若重组发生在两个反向重复转座区之间，则 引起染色体DNA倒位。
正向重复之间的互 惠 (Reciprocal) 重 组 会将它们之间的序 列切除，中间区域 会以环状DNA 的形 式被切除(从细胞中 消失)；染色体仍保 留正向重复的一个 拷贝。
转座子概述
主讲内容
一、转座子的概念 二、转座子的分类 三、转座发生的机制 四、真核生物的转座因子
一、概念ห้องสมุดไป่ตู้
转座子（transposon,简称Tn）, 又称易位子，是指存在 于 染 色 体 DNA 上 可 以 自 主 复 制 和 移 位 的 一 段 DNA 序 列 。
转座子可以在不同复制子之间转移，以非正常重组方式 从一个位点插入到另外一个位点，对新位点基因的结构与表 达产生多种遗传效应。
dSpm(defective Spm): 非自主性因子，所有dSpm都是功能性Spm的缺失突变体； Spm-dSpm系统在功能上与Ac-Ds系统相似，也可以引入基因的
插入突变，影响结构基因表达，还能导致染色体断裂。
Spm/En有两个基因，tnpA 有11 个外显子，经转录拼接产生2500bp 的 mRNA，tnpB 的6000bpmRNA中包含ORF1和ORF2。
鸡白痢沙门氏菌Mini-Tn5转座子插入突变
进行筛选，获得大量在不同位点插入突变的突变体，从中筛选鸡白痢沙门氏菌某功能缺陷型突变株。通过对突变
株的基本特征以及PCR鉴定后，再进行插入基因定位。结果表明，Km和Cm抗性基因已成功转座至鸡白痢沙门
氏菌基因组上；基因定位显示突变株均有且只有1个插入位点，插入位点的位置不尽相同。这为研究鸡白痢沙门
氏菌功能基因和筛选特定突变株提供了必要的基础。
失，并对其某种功能进行有针对性的筛选（如肠内黏 附、细胞内生存等），最后通过基因定位鉴定突变株 插入的功能失活基因，从而获得诸多与此功能相关 的突变株[3]。因此突变株的获得对研究细菌的感染 与致病的分子机制十分有用[4-5]。为此，本研究利用 自杀性质粒pUT 携带的mini-Tn5转座子对鸡白痢 沙门氏菌进行转座突变[6-8]，构建并鉴定突变株，以
表1 试验用的细菌和质粒 Table 1 Bacteria and plasmids in the research
应条件：94℃5min；94℃5个循环；72℃10min。PCR产物预期大小约
为1.0kb。回收PCR产物连接至pUC18载体中，
转化至E.coli DH5α，获得重组质粒，命名为 pUC-
关键词：鸡白痢沙门氏菌；基因转座；突变；基因定位
中图分类号：S852.61
文献标识码：A
文章编号：0366-6964（2008）05-0621-06
Insertion Mutagenesis in Salmonella pullorum by Mini-Tn5 Transposon
GENG Shi-zhong，JIAO Xin-an*，CHEN Xiao-iuan, PAN Zhi-ming,ZHANG Hui,CHEN Xiang
Cm，经鉴定后送宝生物工程（大连）有限公司测序。
转座子综述
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]。