转座子的插入突变及转座子的应用

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，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]。

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Transposona 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)。

邯郸农业高等专科学校学报2000年第17卷第3期第20页J OURNAL OF HANDAN AGRICULTURAL COLLEGE2000117(3):20植物转座子在基因克隆中的应用蔡玉红　邢少辰(邯郸农业高等专科学校,永年057150)　Ξ 摘　要:本文系统介绍了目前植物中转座子的种类、结构特征和在基因转化、基因克隆等方面的应用新进展,同时也详细介绍了类copia逆转座子在水稻上的应用研究。

关键词:植物;转座子;进展 转座子(transpos on)又称转座因子或者跳跃因子,这类因子实际上也是DNA片段,它可以在生物的染色体组中移动,从染色体的一个位点“跳”到另一个位点,还可以从一条染色体转移到另外一条染色体上,从而引起基因功能的改变。

转座子是1951年美国玉米遗传育种学家Mcclintock最早发现的,她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。

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。

1　转座子的种类根据DNA的结构和转座的机理,可以将转座子分成二个大家族(superamil)。

第一类是转座子(transpos on),这类因子是基于DNA—DNA的转座过程,是最早发现的一类转座因子。

目前应用最成功的当属玉米中的Ac/Ds系统,除此之外,还有玉米中的spm因子,金鱼草中的T am因子等;第二类是逆转座子(retrotranspos on),这类因子的转座过程是基于DNA—RNA—DNA的转录和逆转录过程,因为和研究的比较清楚的逆转录病毒过程十分相似,故归为一类,属于这一类的因子有果蝇中的copia因子,酵母中的T y因子,烟草中的类T y1因子。

2.在体外(如试管中)利用DNA聚合酶进行DNA合成时需要添加哪些成分。

四种脱氧核苷酸、引物、DNA聚合酶、模板链。

3.大肠杆菌的转录终止子有哪些种类，各有什么特点。

蛋白质翻译的终止密码子有哪几种?大肠杆菌存在两类终止子：(1)不依赖于ρ因子的终止子，或称为简单终止子。

能形成发夹结构外，在终点前还有一系列(6个)尿苷酸；回文对称区通常有一段富含G-C的序列寡聚U序列可能提供信号使RNA聚合酶脱离模板rU-dA组成的RNA-DNA杂交分子具有特别弱的碱基配对结构；当聚合酶暂停时，RNA-DNA杂交分子解开，转录终止。

(2)依赖于ρ因子的终止子。

回文结构不含富有G-C区；回文结构之后也没有寡聚U，必须在ρ因子存在时才发生终止作用，ρ因子结合在新合成的RNA上，借助水解NTP获得的能量沿RNA链移动。

RNA聚合酶遇到终止子时发生暂停，ρ因子追上酶，ρ因子与酶相互作用，造成RNA释放。

ρ因子与RNA聚合酶一起从DNA上脱落，转录终止。

蛋白质翻译的终止密码子有UAA、UAG、UGA4.用基因工程手段将一个大肠杆菌的乳糖操纵子的阻遏蛋白基因敲除后，这大肠杆菌的β-半乳糖苷酶基因是否在任何情况下都表现为高水平的转录。

不是，乳糖操纵子不仅有反式作用元件（乳糖阻遏子）还受顺时作用因子（DNA 序列如启动子等）的调控。

LAC子CAP是一个积极的乳糖阻遏蛋白的调节是一个负调节因子，两个调整机构调整的基础上存在的碳源性质和协调乳糖操纵子的表达水平。

5.基因发生移框突变后，基因编码的蛋白质一般是变得更短还是更长，为什么?移框突变是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变，其后果是翻译出的蛋白质可能完全不同。

因此这个不一定。

如果移码后，出现了新终止子，就变短了。

如果没有了终止子，就变长了。

无论变长或变短，都不一定有活性。

6.请设想一种利用转座子向工业微生物菌种中导人外源基因的方案.转座子(Transposon)，又名转位子、跳跃基因是一类DNA序列，它们能够在基因组中通过转录或逆转录，在内切酶的作用下，在其他基因座上出现。