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一般遺傳學/轉座

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轉座是可移動元件整合到基因組的過程。可移動元件是可以在基因組中跳躍並整合到不同區域的 DNA 片段。

對基因組中移動遺傳元件的首次描述是由芭芭拉·麥克林托克在 20 世紀 50 年代在冷泉港完成的。在試圖解釋玉米籽粒上馬賽克顏色條紋的奇特表型行為時,她得出結論,玉米中存在可以移動到染色體之間​​的遺傳元件。儘管她的實驗支援很強,但她得出的結論卻與當時對染色體本質的主流理解相去甚遠,因此她被禮貌地忽視了。在 20 世紀 70 年代後期,細菌轉座子的發現使人們重新關注她的開創性工作,當她於 1983 年獲得未分享的諾貝爾獎時,她的努力得到了廣泛認可。

在遺傳學中的應用

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可移動元件在研究基因組方面非常有用。它們使研究人員能夠搜尋基因和增強子,並找到表型和基因型之間有趣的聯絡。透過使用 P 元件和轉座酶,可以形成 DNA 構建體以隨機跳躍到基因組周圍。P 元件側翼是你想要跳躍的 DNA 序列,轉座酶用於切除序列並將其重新插入到其他位置。

使用可移動元件來尋找各種增強子位點的一種方法是構建一個包含 Gal-4 基因的可移動元件,該基因具有一個弱啟動子,其上游和下游有 P 元件。還建立了另一種包含 UAS 位點(當 gal-4 蛋白與 UAS 位點結合時,下游的任何東西都會表達)和下游的標記基因的構建體,該標記基因可以例如編碼熒光蛋白。透過將這些構建體插入到 2 株果蠅中,你將獲得 1 株具有可移動的 Gal-4 基因的果蠅,另一株具有固定 UAS 構建體的果蠅。還需要第三株包含轉座酶基因的小鼠。

株系 1:可移動 Gal-4 株系

株系 2:UAS 標記株系

株系 3:轉座酶株系

首先,將株系 1 和 3 交配以產生同時具有 P 元件和轉座酶的果蠅。這使得包含 gal-4 的構建體能夠跳躍到基因組中的隨機位置,並且根據 gal-4 的位置,gal-4 表達量的變化。之後,透過將 gal-4 構建體與正常果蠅雜交併進行基因分型來穩定 gal-4 構建體,以找到僅具有 gal-4 基因的果蠅。然後將這些果蠅進行兄妹交配以產生特定純合 gal-4 突變體系。然後將這些新系與 UAS 標記株系 2 交配,觀察表型效應。例如,如果 gal-4 構建體落在眼部組織特異性增強子的旁邊,gal-4 蛋白將與 UAS 位點結合,標記基因將被表達,導致例如組織顏色變為綠色。使用已知 gal-4 序列的探針,可以分離和測序 DNA 區域以找到增強子位點。這種方法可用於尋找可用於其他實驗的各種增強子。

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