結構生物化學/轉座子
轉座子,也被稱為跳躍基因,是單細胞中能夠在基因組中移動的 DNA 片段。轉座子移動的過程稱為轉座。轉座的影響是突變以及基因組的延長或縮短。轉座子曾經被稱為垃圾 DNA,因為它們似乎毫無用處。然而,研究表明這些移動的 DNA 片段在生物體的發育中具有重要意義。
比插入序列更長、更復雜的轉座因子,稱為轉座子,也在細菌基因組中移動。除了轉座所需的 DNA 之外,轉座子還包括額外的基因,例如抗生素抗性基因。在一些細菌轉座子中,額外的基因夾在兩個插入序列之間。就好像兩個插入序列碰巧在基因組中靠近,現在一起移動,連同它們之間的所有 DNA,作為一個單一的轉座因子。其他細菌轉座子不包含插入序列;這些在它們的末端有不同的反向重複序列。
轉座子並非細菌獨有,也是真核生物基因組的重要組成部分。
逆轉座子(I 類轉座子)透過以下步驟移動到基因組的不同區域
1. 轉錄成 RNA
2. 逆轉錄成 DNA(透過逆轉錄酶)
3. 插入到基因組的不同區域
逆轉座子在植物中很普遍:玉米基因組和小麥基因組分別由大約 50-80% 和 70% 的逆轉座子組成。大約 40% 的人類基因組由逆轉座子組成。逆轉座子發揮作用的機制類似於逆轉錄病毒,表明兩者之間存在關係。
I 類轉座子的三種亞型是
1. 病毒型:編碼用於逆轉錄成 DNA(轉座步驟 2)的逆轉錄酶。其行為最像逆轉錄病毒,因為其特徵是具有長末端重複序列 (LTR)。
2. 非病毒型:不編碼逆轉錄酶。使用 RNA 聚合酶 III
3. 長散在元件 (LINE):編碼逆轉錄酶。使用 RNA 聚合酶 II
LTR:在逆轉錄病毒中觀察到,長末端重複序列是重複數百到數千次的 DNA 片段。
LINE:編碼逆轉錄酶的 DNA 片段,也可能編碼內切核酸酶。
DNA 轉座子(II 類轉座子)可以透過兩種機制移動到基因組的不同區域
機制 1:轉座酶可以與 DNA 的特定位點或任何地方結合。轉座酶在結合的位點切割 DNA 併產生“粘性末端”,並切割轉座子並將其連線到特定位點。然後 DNA 聚合酶和 DNA 連線酶執行到該位點,有效地將轉座子封閉到指定區域。
透過機制 1 在基因組中移動的 DNA 轉座子在細胞週期中可以複製。
機制 2:I 類轉座子在基因組中移動的第二種機制稱為複製性轉座。在複製性轉座中,DNA 轉座子將自身複製到基因組的新區域。
DNA 轉座子最終容易失去產生必要的轉座酶或逆轉錄酶的能力。然而,其他型別的轉座子會產生這些酶,延長 DNA 轉座子在基因組中移動的能力。
轉座子是誘變劑
當轉座子插入基因組時,它們可能潛在地插入編碼基因的區域。這會導致突變,因為基因將被抑制。插入內含子、外顯子和編碼區域附近的 DNA 序列也可能導致基因功能障礙。除了插入導致的突變外,如果一個序列被複制多次,以至於干擾細胞有絲分裂和減數分裂,也會發生突變。當轉座子被移除時產生的不可修復的間隙也可能導致突變。
由這種突變引起的疾病包括血友病、卟啉症和杜氏肌營養不良。轉座也可能導致癌症。
Wikipedia.org: http://en.wikipedia.org/wiki/Transposon ; http://en.wikipedia.org/wiki/Long_interspersed_nucleotide_elements#LINEs
Kimball's Biology Pages http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/T/Transposons.html