金鱼hAT家族转座子Tgf2的克隆及其结构

hAT家族转座子以果蝇hobo、玉米Ac和金鱼草(Ceratophyllum demersum L.)Tam3为代表,以"剪切-粘帖"方式进行DNA转座。1996年,日本学者首次在白化青鳉(Oryzias latipes)中发现具有天然活性的脊椎动物hAT家族转座子,即青鳉Tol2转座子,该转座子已在模式生物斑马鱼转基因、基因和启动子捕获方面进行了广泛应用。文章根据玉米Ac与青鳉Tol2转座子序列保守区设计一对引物,在19种不同鱼类物种或品系中进行PCR筛选,最后发现此类hAT家族转座子在我国不同品系金鱼中存在,命名为金鱼Tgf2转座子。金鱼Tgf2转座子全长4720bp,由4个阅读框组成,与青鳉Tol2转座子的相似度为97%。金鱼Tgf2与青鳉Tol2转座子在末端倒位重复和亚末端重复上存在一定差异,此外,金鱼Tgf2转座子的中间反向重复序列(1453bp到2091bp)可形成一种"十"字结构,明显有别于青鳉Tol2转座子形成的茎环结构,这些区域与转座活性密切相关。文章预示金鱼Tgf2转座子可能具有更高的天然转座活性,构建高效金鱼Tgf2转基因元件可供鱼类转基因和基因捕获研究。     

ITm活性转座子及其结构特征分析

ITm超家族是真核生物基因组中分布最广泛的DNA转座子家族之一,它们以DNA为媒介,通过"剪切–粘贴"机制在基因组中不断跳跃,引起基因组的重组与突变。随着对ITm转座子的深入研究,许多ITm转座子逐渐成为基因克隆、基因表达及其功能研究的重要工具。该文对活性ITm转座子作了较为全面的研究,并对其结构、拷贝数、分布以及转座特性进行了系统归纳,分析了活性ITm转座子螺旋–转角–螺旋(helix-turn-helix,HTH)结构,天冬氨酸–天冬氨酸–天冬氨酸/谷氨酸(Asp-Asp-Asp/Glu,DDD/E)催化结构域、Linker、核定位信号(nuclear localization sequence,NLS)及末端反向重复序列(terminal inverted repeats,TIRs)的序列特征。结果表明,自主转座活性的ITm转座子必须具备完整的转座酶及TIRs,上述结构及序列的突变均会不同程度的对转座子活性产生影响。这为活性ITm转座子的鉴定及功能分析奠定了重要基础,同时,也为人工调控ITm转座子转座活性提供了理论依据。     

Mutator转座子及MULE在植物基因与基因组进化中的作用

Mutator（Mu）转座子是植物中已发现的转座最活跃的转座子,其高的转座频率及趋向于单拷贝功能基因转座的特性,使该转座子成为玉米功能基因克隆的主要方法.Mu转座子的同源类似因子广泛存在于被子植物基因组中,而且同一基因组中往往具有多种变异类型.它不仅具有其他DNA转座子在基因和基因组进化中的普遍作用,而且具有能够承载基因组内功能基因和基因片段的载体功能,这种载体Mu转座子（Pack-MuLEs）能够在基因组内移动众多的基因片段,从而对基因和基因组进化产生作用.Mu转座子的同源序列发生在水稻与狗尾草之间的水平转移提供了高等植物核基因水平转移的首个例证.对Mu转座子的了解促进了我们对动态基因组概念的认识.文章对Mutator转座子的发现、转座特征、基因标签应用等的研究进展进行了综述,对Mu转座子家族的同源序列进行了分类,讨论了该转座子在基因组进化中的作用,分析了应加强研究的问题.     

Mutator超家族转座子研究进展

转座子是一类可以在基因组中不同遗传位点间移动的DNA序列,在其转移过程中有时会伴随自身拷贝数的增加。作为基因组的重要组成部分,转座子可以通过多种方式影响宿主基因及基因组的结构与功能,进而在宿主的演化过程中扮演重要角色。目前依据转座过程中间体类型的不同可以将其分为I类转座子和II类转座子。Mutator超家族转座子是20世纪70年代在玉米(Zea may L.)中发现的一类特殊的转座子,其属于II类转座子,广泛存在于真核生物基因组中,包含遗传特征明晰可分的众多转座子家族。此外,该超家族转座子转座频率高,倾向于插入基因富含区及低拷贝序列区,可快速产生大量新的突变体,目前已被广泛应用于正向及反向遗传学研究。本文结合近年来相关研究结果,围绕Mutator超家族转座子的分类组成、结构特征、转座机制、插入偏好、靶位点重复序列以及玉米自主性MULEs元件展开综述,并对转座子研究面临的问题及未来研究方向进行了探讨,旨在与研究领域内的同行探讨相关研究的可能突破点、未来发展方向及可能产生的重大影响。     

接合性转座子Tn916的研究进展

接合性转座子Ｔｎ９１６的研究进展管征,颜望明（山东大学微生物研究所,济南２５０１００）８０年代以来,国外科学家们陆续发现了一类具有特殊性质的转座因子,虽然它们的末端也具有不完全的反向重复序列,但在转座时却不引起靶ＤＮＡ上核背酸序列的重复,其转座过程通...     

33种鱼类微型反向重复转座元件鉴定

微型反向重复转座元件(MITEs)是一类短的非自主DNA转座子, 其分布的位置会对宿主产生影响。文章使用生物信息学的方法对无颌类、软骨鱼纲、肉鳍鱼纲和辐鳍鱼纲鱼类基因组进行了MITEs预测, 最终在33种鱼类基因组中鉴定出2433个MITEs家族。文章发现鱼类基因组中MITEs含量存在较大差异(0.11%—21.18%), 并且MITEs含量与鱼类基因组大小呈正相关关系。根据末端重复序列(TIRs)和靶位点重复序列(TSDs)的特征将MITEs分为10个超家族, 其中TC1-Mariner超家族的含量最高。MITEs在鱼类基因组中的插入事件主要发生在4百万年前至今, 大多数物种的MITEs在2百万—0.5百万年前发生了爆发式扩增。鱼类基因组中的MITEs多数插入到基因内部或附近, 这些转座子可能在基因的表达调控方面存在重要作用。     

水稻MITEs类转座子mPing研究进展

Miniature Ping(mPing)是小型反向重复转座子(Miniature Inverted-Repeat Transposable Elements,MITEs)类转座子Tourist-like超家族重要成员,是水稻基因组内检测到的第一个活跃的MITEs,是MITEs大家族中少数低拷贝且可以在自然状态下维持转座活性的成员之一,因此,mPing是转座子相关领域研究的良好素材。该文综合阐述了近年来国内外有关mPing的结构、转座酶供体、激活特性以及对基因组的影响等方面的研究进展,为进一步深入探究MITEs的转座机制以及mPing转座子的开发利用提供资料。     

植物转座子与基因表达调控

植物转座子是植物基因组中可移动的DNA重复序列,在植物基因组进化、基因表达调控、系统发育和遗传多样性评价方面具有重要作用。综述了植物转座子分类、起源和转座机制以及转座子与宿主基因组间的表观遗传互作,阐述了不同转座子对基因表达调控方式,并对今后研究前景进行了展望,旨为全面了解植物转座子的功能提供参考。     

真核生物转座子鉴定和分类计算方法

重复序列是真核生物基因组的重要组成成分,根据其序列特征及在基因组中的存在形式,可以进一步分为串联重复、片段重复和散在重复。其中,散在重复大多起源于转座子。根据转座介质的不同,转座子又可分为DNA和逆转录转座子。转座子的转座和扩增对基因的进化和基因组的稳定具有显著的影响;同时与其他类型的重复序列相比,转座子的结构和分类更为复杂多样,使得对转座子的鉴定和分类更为复杂和困难。鉴于此,文章简要概括了转座子的功能及分类,总结了真核生物转座子鉴定、分类和注释的3个步骤:(1)重复序列库的构建;(2)重复序列的校正和分类;(3)基因组注释。着重介绍了每一步骤所采用的不同计算方法,比较了不同方法的优缺点。只有把多种方法结合起来使用才能实现全基因组转座子的精确鉴定、分类和注释,这将为转座子的全基因组鉴定和分类提供借鉴意义。     

病原菌诱导转录的水稻Rim2家族转座酶编码亚组的结构与分布

以基因组克隆Rim2-569为代表,分析了该家族中转座酶编码亚组的分子结构,同时对Rim2因子在染色体和不同水稻品种之间的差别分布情况进行了研究。序列分析表明,Rim2-569具有完整的16-bp的末端颠倒重复序列(TIRs)、若干正向和反向的16-bp的亚末端重复(STRs)以及插入位点3-bP的同向重复。它的TIRs上具有保守序列CACTG,有别于以往报告的CACTA转座子。该因子含有一个编码区,与已报告的Rim2 cDNA的ORF基本一致,其预测编码蛋白与CACTA转座子编码的转座酶TNP2和TNPD有低度的同源性。该亚组的其它因子的分子结构均与Rim2-569的相似,但这些因子预测0RF长度上存在着差异,反映了结构上的多样性。对检索到的Rim2因子的定位作图表明,它们在已测序拼接完成的第1、4和10号染色体上呈不均匀分布,以着丝点附近的分布频率为最高。PCR反应显示,Rim2编码因子在品种之间存在着编码序列多态性。     

Progress in Plant CACTA Elements

Transposable elements are DNA fragments that can insert new chromosomal locations. On the basis of the mechanism of transposition, transposable elements were divided into two classes. Class 1 elements were retroelements that used reverse transposase to transpose by an RNA intermediate. Class 2 elements or DNA transposons transposed directly from DNA to DNA. Of the Class 2 elements, CACTA superfamily, so far identified exclusively in plants and previously regarded as low-copy-transposon for the conserved mechanism of propagation, recently received considerable interest because of their increasing evidence reiterating their high copies in some plant genomes. This article aimed at outlining CACTA elements with regard to their structure, transposition, and utilization.     

Factors that affect the horizontal transfer of transposable elements

Transposable elements are characterized by their ability to spread within a host genome. Many are also capable of crossing species boundaries to enter new genomes, a process known as horizontal transfer. Focusing mostly on animal transposable elements, we review the occurrence of horizontal transfer and examine the methods used to detect such transfers. We then discuss factors that affect the frequency of horizontal transfer, with emphasis on the mechanism and regulation of transposition. An intriguing feature of horizontal transfer is that its frequency differs among transposable element families. Evidence summarized in this review indicates that this pattern is due to fundamental differences between Class I and Class II elements. There appears to be a gradient in the incidence of horizontal transfer that reflects the presence of DNA intermediates during transposition. Furthermore, horizontal transfer seems to predominate among families for which copy number is controlled predominantly by self-regulatory mechanisms that limit transposition. We contend that these differences play a major role in the observed predominance of horizontal transfer among Class II transposable elements.     

Genomic localization of endogenous mobile CACTA family transposons in natural variants of<Emphasis Type="Italic"> Arabidopsis thaliana</Emphasis>

The differentiation between gene-rich and transposon-rich (gene-poor) regions is a common feature of plant genomes. This may be due to preferential integration of transposons into gene-poor regions or may be due to purifying selection against transposon insertion into gene-rich regions. We examined the distribution of a low-copy-number mobile subfamily of Arabidopsis CACTA transposons in the genomes of 19 natural variants (ecotypes) of A. thaliana, and compared that to the pattern of integrations induced in the laboratory by mutation of the DDM1 ( Decrease in DNA Methylation) gene. Sequences similar to mobile CACTA1 copies were distributed among the ecotypes and showed high degrees of polymorphism in genomic localization. Despite the high level of polymorphism, the copy number was low in all the ecotypes examined, and the elements were localized preferentially in pericentromeric and transposon-rich regions. This contrasts with the pattern of transposition induced by the ddm1 mutation, in which the range of integration sites is less biased and the copy number frequently increases. Based on these observations, we discuss the possible contribution of natural selection and chromatin structure to the distribution of transposons.Electronic Supplementary Material Supplementary material is available in the online version of this article at Communicated by M.-A. Grandbastien     

CACTA transposons in Triticeae. A diverse family of high-copy repetitive elements

In comparison with retrotransposons, which comprise the majority of the Triticeae genomes, very few class 2 transposons have been described in these genomes. Based on the recent discovery of a local accumulation of CACTA elements at the Glu-A3 loci in the two wheat species Triticum monococcum and Triticum durum, we performed a database search for additional such elements in Triticeae spp. A combination of BLAST search and dot-plot analysis of publicly available Triticeae sequences led to the identification of 41 CACTA elements. Only seven of them encode a protein similar to known transposases, whereas the other 34 are considered to be deletion derivatives. A detailed characterization of the identified elements allowed a further classification into seven subgroups. The major subgroup, designated the "Caspar " family, was shown by hybridization to be present in at least 3,000 copies in the T. monococcum genome. The close association of numerous CACTA elements with genes and the identification of several similar elements in sorghum (Sorghum bicolor) and rice (Oryza sativa) led to the conclusion that CACTA elements contribute significantly to genome size and to organization and evolution of grass genomes.     

家蚕LTR逆转录转座子的鉴定、分类及系统发育分析

转座子是真核生物基因组的重要组成成分。为了研究家蚕Bombyx mori长末端重复序列 (long terminal repeat, LTR)逆转录转座子的分类及进化, 本研究采用de novo预测和同源性搜索相结合的方法, 在家蚕基因组中共鉴定出了38个LTR逆转录转座子家族, 序列长度占整个基因组的0.64%, 远小于先前预测的11.8%, 其中有6个家族为本研究的新发现。38个家族中, 26个家族有表达序列标签 (expression sequence tag, EST)证据, 表明这些家族具有潜在的活性。对有EST证据的6个家族和没有EST证据的5个家族用RT-PCR进行了组织表达谱实验, 结果表明这11个家族在一些组织中有表达, 这进一步证实了这些家族具有转录活性, 基于此我们推测家蚕中大部分的LTR逆转录转座子家族很可能具有潜在活性。对转座子的插入时间进行估计, 结果表明绝大部分元件都是最近1百万年内插入到家蚕基因组中的。我们还比较了黑腹果蝇Drosophila melanogaster、 冈比亚按蚊Anopheles gambiae和家蚕B. mori中Ty3/Gypsy超家族分支的差异, 结果表明不同枝在不同昆虫中有着不同的扩张。家蚕中LTR逆转录转座子的鉴定和系统分析有助于我们理解逆转录转座子在昆虫进化中的作用。