《格林童話》中的睡美人中了詛咒拄查，沉睡了許多年。最后終于遇到了自己的王子棚蓄，蘇醒了堕扶。

在基因的世界里，也有一個(gè)睡美人梭依。然而稍算，這位睡美人卻沉睡了一千多萬年，直到1997年才被科學(xué)家喚醒睛挚。這位睡美人就是睡美人轉(zhuǎn)座子邪蛔。

想要了解這位特殊的睡美人，讓我們先來看看什么是轉(zhuǎn)座子扎狱。

什么是轉(zhuǎn)座子侧到？

轉(zhuǎn)座子就是一段特殊的基因序列勃教，能夠改變自己在基因組中的位置。轉(zhuǎn)座子是女科學(xué)家Barbara McClintock 孤軍奮斗匠抗，在研究玉米色素基因調(diào)控機(jī)制時(shí)故源，發(fā)現(xiàn)并命名的。轉(zhuǎn)座子也叫跳躍基因汞贸。

玉米中的轉(zhuǎn)座子與諾貝爾獎(jiǎng)

為什么我們平時(shí)吃的玉米是黃色的绳军？玉米粒從外到內(nèi)依次是種皮、糊粉層矢腻、胚乳和胚门驾。玉米的黃色是胚乳的顏色。如果玉米的外層糊粉層沒有花青素多柑，就是透明的奶是，這樣就會(huì)表現(xiàn)出里層的胚乳黃色。而有些玉米竣灌，比如紫色玉米聂沙，糊粉層中含有紫色的花青素，就擋住了胚乳的黃色初嘹，我們就只能看到糊粉層的紫色及汉。

玉米從外到內(nèi)依次為種皮，糊粉層屯烦，胚乳

Barbara McClintock發(fā)現(xiàn)花青素基因是由轉(zhuǎn)座子調(diào)控的坷随，轉(zhuǎn)座子可以使色素基因表達(dá)或停止表達(dá)，表現(xiàn)出來就是顏色的有無漫贞。由于轉(zhuǎn)座子在玉米中的跳躍非车橄洌活躍育叁，花青素的表達(dá)時(shí)而開始時(shí)而停止迅脐，最后不同籽粒中花青素的表達(dá)量會(huì)有不同，表現(xiàn)的顏色就有深有淺豪嗽。Barbara McClintock就是因?yàn)榇隧?xiàng)研究獲得了1983年的諾貝爾獎(jiǎng)谴蔑，她也是唯一一個(gè)獨(dú)享生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的女科學(xué)家。

彩色玉米籽粒的顏色受到轉(zhuǎn)座子的調(diào)控

轉(zhuǎn)座子分兩類：逆轉(zhuǎn)座子和DNA轉(zhuǎn)座子龟梦。

逆轉(zhuǎn)座子（retrotransposon)

逆轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座過程是這樣的：首先隐锭，逆轉(zhuǎn)座子從基因組DNA上轉(zhuǎn)錄出RNA，然后计贰，轉(zhuǎn)錄出來的RNA通過逆轉(zhuǎn)錄重新產(chǎn)生DNA钦睡。最后，這個(gè)復(fù)制出來的DNA會(huì)在基因組上找一個(gè)新的位置插入進(jìn)去躁倒。

DNA轉(zhuǎn)座子（DNA transposons）

跟逆轉(zhuǎn)座子不同的是荞怒，DNA轉(zhuǎn)座子不需要先由DNA轉(zhuǎn)錄出RNA洒琢，而是直接由轉(zhuǎn)座酶催化轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基因位置上。有的轉(zhuǎn)座酶能夠特異性結(jié)合到DNA的靶位置褐桌，這樣轉(zhuǎn)座子跳到的位置就是確定的衰抑。有的轉(zhuǎn)座酶是隨機(jī)結(jié)合到DNA的靶位置，最后轉(zhuǎn)座子跳到哪個(gè)基因上就不確定荧嵌。睡美人轉(zhuǎn)座子（sleeping beauty transposon呛踊，也叫SB轉(zhuǎn)座子）就是一類DNA轉(zhuǎn)座子。

逆轉(zhuǎn)座子需要轉(zhuǎn)錄出RNA啦撮，DNA轉(zhuǎn)座子直接在基因間跳躍谭网。

自主和非自主轉(zhuǎn)座子

轉(zhuǎn)座子也可以分為自主轉(zhuǎn)座子和非自主轉(zhuǎn)座子。

自主轉(zhuǎn)座子不依賴別人赃春，自己就能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)座蜻底。而非自主轉(zhuǎn)座子要依賴別人，自己不能獨(dú)立完成轉(zhuǎn)座聘鳞。這個(gè)“別人”薄辅，對(duì)于DNA轉(zhuǎn)座子來說，是其他基因表達(dá)的轉(zhuǎn)座酶抠璃，它自己不表達(dá)轉(zhuǎn)座酶站楚。對(duì)于逆轉(zhuǎn)座子來說，“別人”就是其他基因表達(dá)的逆轉(zhuǎn)錄酶搏嗡。

逆轉(zhuǎn)座子和DNA轉(zhuǎn)座子中都包括自主轉(zhuǎn)座子和非自主轉(zhuǎn)座子窿春。

轉(zhuǎn)座子如何跳躍？

轉(zhuǎn)座子跳躍是它的特征采盒。

為了理解轉(zhuǎn)座子跳躍過程旧乞，我們需要先來了解下轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)座子包括兩端的反向重復(fù)序列和中間的轉(zhuǎn)座基因磅氨。反向重復(fù)序列是轉(zhuǎn)座酶結(jié)合的位置尺栖，中間的轉(zhuǎn)座基因就是基因間來回跳躍的基因片段。

轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)

它是怎么跳躍的呢烦租？打個(gè)比方延赌，就好像我們?cè)诜礁翊纱u上面做立定跳遠(yuǎn)，一開始我們?cè)谄鹗几褡由喜娉鳎總€(gè)人用的力量不同挫以，最后落到的格子也不同。轉(zhuǎn)座子也是這樣窃祝，如果把方格看成是一個(gè)一個(gè)位于基因組上的基因掐松，轉(zhuǎn)座子的跳躍就是在不同的基因直接跳躍，最后跳到哪個(gè)基因上，就會(huì)影響哪一個(gè)基因的表達(dá)大磺。具體的泻仙，轉(zhuǎn)座子跳躍分為三個(gè)階段。

轉(zhuǎn)座子會(huì)在基因間做立定跳遠(yuǎn)的動(dòng)作

轉(zhuǎn)座酶的結(jié)合

2個(gè)轉(zhuǎn)座酶分別結(jié)合到轉(zhuǎn)座子兩端的反向重復(fù)序列上量没，形成了轉(zhuǎn)座子和轉(zhuǎn)座酶的聯(lián)會(huì)復(fù)合體玉转。

切割

位于轉(zhuǎn)座子序列兩端的反向重復(fù)序列配對(duì)，將兩個(gè)轉(zhuǎn)座酶拉到一起殴蹄。結(jié)合在一起的轉(zhuǎn)座酶會(huì)把中間的轉(zhuǎn)座基因切割下來究抓。

整合

轉(zhuǎn)座酶會(huì)帶著轉(zhuǎn)座子，特異或者隨機(jī)的結(jié)合到新的DNA位點(diǎn)袭灯，并將轉(zhuǎn)座子插入進(jìn)去刺下。通常，被轉(zhuǎn)座子插入的基因會(huì)突變失活稽荧。

轉(zhuǎn)座子在基因間跳躍的過程

睡美人轉(zhuǎn)座子

終于輪到講我們的主角睡美人轉(zhuǎn)座子小姐姐了橘茉。

長(zhǎng)久以來，轉(zhuǎn)座子只能在植物姨丈、細(xì)菌畅卓、真菌和無脊椎動(dòng)物中用來改變一些基因的表達(dá)。但在脊椎動(dòng)物中蟋恬，一直沒有找到可以應(yīng)用的轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)翁潘。

這是因?yàn)榧棺祫?dòng)物進(jìn)化出了一種特殊的機(jī)制來防止轉(zhuǎn)座子的胡作非為，要知道歼争，如果轉(zhuǎn)座子亂插入一個(gè)關(guān)鍵的基因拜马，結(jié)果可能是致命的。所以在脊椎動(dòng)物體內(nèi)活躍的, 高效的轉(zhuǎn)座子極少沐绒，絕大多數(shù)轉(zhuǎn)座子在進(jìn)化中失活了俩莽。這導(dǎo)致科學(xué)家很長(zhǎng)一段時(shí)間都找不到可用于脊椎動(dòng)物的轉(zhuǎn)座子系統(tǒng)。

第一個(gè)被復(fù)活的脊椎動(dòng)物自主轉(zhuǎn)座子來自鮭魚乔遮。

這個(gè)轉(zhuǎn)座子序列早已在進(jìn)化的長(zhǎng)河中失活千萬年扮超，科學(xué)家形象地稱它為睡美人轉(zhuǎn)座子。

一千萬年前睡美人轉(zhuǎn)座子序列具有轉(zhuǎn)座活性

在現(xiàn)存的鮭魚中申眼，大多數(shù)轉(zhuǎn)座酶序列已經(jīng)發(fā)生突變瞒津，失去了轉(zhuǎn)座活性蝉衣。1997年括尸，科學(xué)家Ivics等通過生物信息學(xué)方法，分析8種鮭魚中12個(gè)Tc1類轉(zhuǎn)座酶序列病毡，找出了其中的保守序列濒翻，從而確定了已經(jīng)滅絕的鮭魚中具有活性的睡美人轉(zhuǎn)座酶的基因序列。科學(xué)家Ivics隨后對(duì)這個(gè)古老的轉(zhuǎn)座子進(jìn)行了分子水平的重建有送，最終成功喚醒了沉睡千萬年的睡美人的轉(zhuǎn)座活性淌喻。

睡美人轉(zhuǎn)座子沉睡千萬年，一直在等待可以喚醒她的王子雀摘。遇到 Ivics 裸删，睡美人終于不再沉睡。

之后的研究發(fā)現(xiàn)阵赠，睡美人轉(zhuǎn)座子在多種脊椎動(dòng)物中都擁有轉(zhuǎn)座活性涯塔。通過人工改造和序列優(yōu)化，睡美人轉(zhuǎn)座子已經(jīng)成為高效的脊椎動(dòng)物轉(zhuǎn)座系統(tǒng)清蚀。并且匕荸，該轉(zhuǎn)座子可以整合到基因組并通過生殖細(xì)胞穩(wěn)定遺傳給后代，是目前基因敲除或敲減很有潛力的替代工具枷邪。

睡美人轉(zhuǎn)座子

總結(jié)

轉(zhuǎn)座子能夠在基因間跳躍榛搔，插入到靶基因內(nèi)部，激活或失活基因东揣，從而調(diào)節(jié)基因的表達(dá)水平践惑，影響物種的進(jìn)化。睡美人轉(zhuǎn)座子是能夠在脊椎動(dòng)物中高效轉(zhuǎn)座的基因元件嘶卧，是最有希望進(jìn)行人類基因治療的工具童本。除了睡美人轉(zhuǎn)座子，近年來脸候，一些其他類似的DNA轉(zhuǎn)座子穷娱，比如小豬轉(zhuǎn)座子（PiggyBac transposons ），也被成功應(yīng)用于哺乳動(dòng)物中运沦，為哺乳動(dòng)物中進(jìn)行轉(zhuǎn)座研究提供了更多選擇泵额。睡美人轉(zhuǎn)座子

作為一種有效的遺傳工具，已經(jīng)發(fā)揮了巨大的作用携添，具有廣泛的應(yīng)用前景嫁盲。如果睡美人轉(zhuǎn)座子的安全性和有效性能夠進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證，有可能在人類攻克癌癥烈掠、艾滋病羞秤、血液病等重大疾病中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。

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