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【科普】转座子

发布时间:2024-12-13 15:05      浏览次数:

转座子

transposon;Tn

又称:转座元件

定义:机体内非游离的、能将自身序列或其拷贝序列插入到该基因组内靶位点的功能性DNA片段。

学科:生物化学与分子生物学_遗传信息传递与基因表达调控_基因及其功能_结构

相关名词:反转录转座子 基因组 逆转录 转座酶


DNA转座子的彩色透射电镜 图片来源:视觉中国

【延伸阅读】

转座子又称跳跃因子,是存在于DNA上可自主复制和移位的基本遗传元件,能够从原基因位置“跳跃”至新基因的位置,这一过程被称为转座。1951年Barbara McClintoeck在玉米中首先发现了DNA转座子;随着人们的探索和深入研究,之后在细菌、真菌和昆虫等生物中相继发现了转座子的存在。

转座子在生物体基因组中存在量巨大,大约50%的人类基因组来自转座子的演化。根据转座机制的不同,转座子可分为两大类:第一类型的转座子通过RNA转座,被称为反转录转座子;第二类转座子通过DNA转座,成为DNA转座子。反转录转座子具有和反转录病毒相类似的结构,以RNA为中间体,采用“复制-粘贴”机制进行转座。它们首先将自身DNA转录为RNA,再以RNA为模板,经过逆转录酶的催化作用逆转录产生cDNA,进而“跳跃”插入到基因组的其他位点,以实现反转录转座子位置的改变。由于这种特殊的转座方式,反转录转座子往往拥有多个拷贝,有利于基因组的扩张,从而改变基因组大小,使基因组发生突变。反转录转座子是植物中最丰富的转座元件,番茄中的反转录转座子含量达到了基因组的60%,水稻中反转录转座子的含量占基因组的25.78%,高粱中反转录转座子的含量是整个基因组的54.52%,玉米中的反转录转座子甚至达到了整个基因组的79.44%。DNA转座子的转座不需要以RNA为媒介,主要利用“剪切-粘贴”的机制插入到基因组其他位置,因此这种转座不会影响基因组的大小。

DNA转座子的转座主要包括3个步骤:

1.‌剪切‌:转座子在转座酶的作用下从原来的位置解离下来。

2.粘贴‌:解离后的转座子重新整合到染色体上的其他位置。

3.‌修复‌:由于转座子解离形成的断链会在DNA修复的机制下被修复完整‌。