转座子：修订间差异
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'''转座因子'''（{{lang-en|Transposable element}}，亦称为'''转座元件'''，'''跳跃子, 跳躍基因'''）是一类[[DNA]]序列，{{Citation needed|它们能够在[[基因组]]中通过[[转录]]或[[逆转录]]，在[[内切酶]]（Nuclease）的作用下，移動到其他[[基因座]]。|time=2023-02-14T19:21:22+08:00}} |
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转座因子的这种行为，与[[假基因]]（Pseudogene）的出现颇有相似甚至相同之处。有些科学家将后者视为“基因化石”，是物种[[进化]]的痕迹之一<ref>Gerstein M.; Zheng D.: The real life of Pseudigenes; Scientific American 2006.08</ref>。 |
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{{Citation needed|請求來源转座子的发现，证明了[[基因组]]并不是一个静态的集合，而是一个不断在改变自身构成的动态有机体。根据转座因子“跳跃”方式的不同，转座因子被分为I型和II型转座子。|time=2023-02-14T19:21:22+08:00}} |
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== 芭芭拉·麦克林托克的發現 == |
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[[芭芭拉·麥克林托克]] (Barbara McClintock) 在紐約[[冷泉港實驗室]]發現了[[玉米]] (Zea mays) 中的第一個转座子。 麥克林托克正在試驗染色體斷裂的玉米植株<ref name="McGrayne165">{{cite book | vauthors = McGrayne SB |title=Nobel Prize Women in Science: Their Lives, Struggles, and Momentous Discoveries |url=https://books.google.com/books?id=e7NaAAAAYAAJ |year=1998 |publisher=Carol Publishing |isbn=978-0-9702256-0-3 |edition=2nd |page=165}}</ref>。 |
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在1944-1945年的冬天，麥克林托克種植了自花授粉的玉米粒，這意味著花的絲（花柱）從自己的[[花藥]]中接受了花粉<ref name="McGrayne165" />。 這些穀粒來自一長串自花授粉的植物，導致第九條染色體末端的斷臂<ref name="McGrayne165" />。 隨著玉米植株開始生長，麥克林托克注意到葉子上出現了不尋常的顏色圖案<ref name="McGrayne165" />。例如，一片葉子有兩個大小幾乎相同的白化斑塊，並排位於葉子上<ref name="McGrayne165" />。 麥克林托克假設，在細胞分裂過程中，某些細胞會失去遺傳物質，而其他細胞則獲得了它們失去的東西<ref name="McGrayne166">{{harnvb|McGrayne|1998|p=166}}</ref>。 然而，當她將當代植物的染色體與親代進行比較時，她發現染色體的某些部分已經改變了位置<ref name="McGrayne166" />。 這駁斥了當時流行的基因理論，即基因在染色體上的位置是固定的。 麥克林托克發現，基因不僅可以移動，而且還可以根據特定環境條件或在細胞發育的不同階段打開或關閉<ref name="McGrayne166" />。 |
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麥克林托克還表明，基因突變是可以逆轉的<ref name="McGrayne167">{{harnvb|McGrayne|1998|p=167}}</ref>。 她於1951年提交了關於她的發現的報告，並於1953年11月在《遺傳學》上發表了一篇題為《在玉米中選定基因座處誘導不穩定性》（Induction of Instability at Selected Loci in Maize）的文章<ref>{{cite journal | vauthors = McClintock B | title = Induction of Instability at Selected Loci in Maize | journal = Genetics | volume = 38 | issue = 6 | pages = 579–99 | date = November 1953 | doi = 10.1093/genetics/38.6.579 | pmid = 17247459 | pmc = 1209627 | url = http://www.genetics.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=17247459 }}</ref>。 |
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在1951年的冷泉港研討會上，她首次公佈了她的發現，但她的演講遭到了一片死寂一般的沉默<ref>{{cite journal| title = Proceedings of the National Academy of Sciences Dec 2012, 109 (50) 20198-20199; DOI: 10.1073/pnas.1219372109| year = 2012| doi = 10.1073/pnas.1219372109| pmid = 23236127| last1 = Ravindran| first1 = S.| journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America| volume = 109| issue = 50| pages = 20198–20199| pmc = 3528533| doi-access = free}}</ref>。 直到1960年代末至1970年代，她的工作在很大程度上被駁回和忽視，當時在細菌中發現转座子後，它被重新發現<ref>{{cite book | vauthors = Des Jardins J |title=The Madame Curie Complex: The Hidden History of Women in Science |url=https://books.google.com/books?id=HULGDNDSenYC&pg=PA246 |year=2010 |publisher=Feminist Press at CUNY |isbn=978-1-55861-655-4 |page=246}}</ref>。 1983年，她因發現转座子而獲得[[诺贝尔生理学或医学奖得主列表|諾貝爾生理學或醫學獎]]，距她最初的研究已有30多年了<ref>{{cite book | veditors = Fedoroff N, Botstein D |title=The Dynamic Genome: Barbara McClintock's Ideas in the Century of Genetics |url=https://books.google.com/books?id=BF1xfIGd0b4C&pg=PA2 |date=1 January 1992 |publisher=Cold Spring Harbor Laboratory Press |isbn=978-0-87969-422-7 |page=2}}</ref>。 |
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==分类== |
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转座子作为几种[[可动遗传因子]]之一，还可以根据其是'''复制-粘贴'''还是'''剪切-粘贴'''分为I型转座子和II型转座子两类<ref>{{Cite journal |last=Wicker |first=Thomas |last2=Sabot |first2=François |last3=Hua-Van |first3=Aurélie |last4=Bennetzen |first4=Jeffrey L. |last5=Capy |first5=Pierre |last6=Chalhoub |first6=Boulos |last7=Flavell |first7=Andrew |last8=Leroy |first8=Philippe |last9=Morgante |first9=Michele |last10=Panaud |first10=Olivier |last11=Paux |first11=Etienne |date=2007-12 |title=A unified classification system for eukaryotic transposable elements |url=https://www.nature.com/articles/nrg2165 |journal=Nature Reviews Genetics |language=en |volume=8 |issue=12 |doi=10.1038/nrg2165 |issn=1471-0064}}</ref>。 |
转座子作为几种[[可动遗传因子]]之一，还可以根据其是'''复制-粘贴'''还是'''剪切-粘贴'''分为I型转座子和II型转座子两类<ref>{{Cite journal |last=Wicker |first=Thomas |last2=Sabot |first2=François |last3=Hua-Van |first3=Aurélie |last4=Bennetzen |first4=Jeffrey L. |last5=Capy |first5=Pierre |last6=Chalhoub |first6=Boulos |last7=Flavell |first7=Andrew |last8=Leroy |first8=Philippe |last9=Morgante |first9=Michele |last10=Panaud |first10=Olivier |last11=Paux |first11=Etienne |date=2007-12 |title=A unified classification system for eukaryotic transposable elements |url=https://www.nature.com/articles/nrg2165 |journal=Nature Reviews Genetics |language=en |volume=8 |issue=12 |doi=10.1038/nrg2165 |issn=1471-0064 |access-date=2022-09-27 |archive-date=2022-11-23 |archive-url=https://web.archive.org/web/20221123030149/https://www.nature.com/articles/nrg2165 |dead-url=no }}</ref>。 |
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=== I型转座子 === |
=== I型转座子 === |
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=== II型转座子 === |
=== II型转座子 === |
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相比起I型转座子的“复制后粘贴”，II型转座子的转座行为就是“剪切后粘贴”。II型转座中间体是DNA，其实就是它本身。因此II型转座子又被称为'''不复制转座子'''。这类型的转座子在结构上有其特点。首先是转座子序列的两端，是两段正向重复序列（direct repeat，简称dR），与它们接壤的是反向重复序列（invert repeat，简为iR），就是所谓的“[[回文]]”序列。然后才是中间的插入序列（Insert sequence，简为IS）。 |
{{Citation needed|相比起I型转座子的“复制后粘贴”，II型转座子的转座行为就是“剪切后粘贴”。II型转座中间体是DNA，其实就是它本身。因此II型转座子又被称为'''不复制转座子'''。这类型的转座子在结构上有其特点。首先是转座子序列的两端，是两段正向重复序列（direct repeat，简称dR），与它们接壤的是反向重复序列（invert repeat，简为iR），就是所谓的“[[回文]]”序列。然后才是中间的插入序列（Insert sequence，简为IS）。|time=2023-02-14T11:04:02+00:00}} |
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== 转座子与假基因 == |
== 转座子与假基因 == |
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只要考察一下某些假基因的出现过程，就会发现转座子与假基因的出现颇有相似相同之处。假基因是一类本来正常，但后来因为[[突变]]或转座，而可能失去了原来功能的基因。说是可能，因为目前的一些研究发现，在环境压力下，某些假基因可以重新被激活，而某些假基因则有着调控基因表达的作用。可总结为“假作真时真亦假”。它们与原来的基因可能很相似，但又可以有很大差异，例如DPRX基因有7组假基因，DPRXP4（就是说DPRX的第四假基因）与原基因经过[[比对]]（Alignment），存在95%的相似序列。 |
{{Citation needed|只要考察一下某些假基因的出现过程，就会发现转座子与假基因的出现颇有相似相同之处。假基因是一类本来正常，但后来因为[[突变]]或转座，而可能失去了原来功能的基因。说是可能，因为目前的一些研究发现，在环境压力下，某些假基因可以重新被激活，而某些假基因则有着调控基因表达的作用。可总结为“假作真时真亦假”。它们与原来的基因可能很相似，但又可以有很大差异，例如DPRX基因有7组假基因，DPRXP4（就是说DPRX的第四假基因）与原基因经过[[比对]]（Alignment），存在95%的相似序列。|time=2023-02-14T11:04:02+00:00}} |
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== 发现者 == |
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杰出的细胞遗传学家[[芭芭拉·麦克林托克]]通过该发现拿到了诺贝尔奖。她第一个观察到了染色体的插入、删除和移位是通过转座子来改变的。例如基因组中的这些变化可导致玉米粒的颜色变化。约 85％的玉米基因组是由转座子组成的。 |
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==参考文献== |
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* {{cite journal |title=An immune system so versatile it might kill you |journal=New Scientist |issue=2556 |date=21 June 2006 |url=https://www.newscientist.com/article/mg19025565.500 |access-date=2018-01-26 |archive-date=2014-12-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20141231020942/http://www.newscientist.com/article/mg19025565.500 |dead-url=no }} – A possible connection between aberrant reinsertions and lymphoma. |
* {{cite journal |title=An immune system so versatile it might kill you |journal=New Scientist |issue=2556 |date=21 June 2006 |url=https://www.newscientist.com/article/mg19025565.500 |access-date=2018-01-26 |archive-date=2014-12-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20141231020942/http://www.newscientist.com/article/mg19025565.500 |dead-url=no }} – A possible connection between aberrant reinsertions and lymphoma. |
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* [http://www.girinst.org/ Repbase] {{Wayback|url=http://www.girinst.org/ |date=19981203120148 }} – a database of transposable element sequences |
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2024年12月18日 (三) 04:29的最新版本
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 | 此條目需要精通或熟悉相关主题的编者参与及协助编辑。 (2023年2月14日) |
转座因子（英語：Transposable element，亦称为转座元件，跳跃子, 跳躍基因）是一类DNA序列，它们能够在基因组中通过转录或逆转录，在内切酶（Nuclease）的作用下，移動到其他基因座。[來源請求]
转座因子的这种行为，与假基因（Pseudogene）的出现颇有相似甚至相同之处。有些科学家将后者视为“基因化石”，是物种进化的痕迹之一[1]。
請求來源转座子的发现，证明了基因组并不是一个静态的集合，而是一个不断在改变自身构成的动态有机体。根据转座因子“跳跃”方式的不同，转座因子被分为I型和II型转座子。[來源請求]
芭芭拉·麦克林托克的發現
[编辑]芭芭拉·麥克林托克 (Barbara McClintock) 在紐約冷泉港實驗室發現了玉米 (Zea mays) 中的第一個转座子。 麥克林托克正在試驗染色體斷裂的玉米植株[2]。
在1944-1945年的冬天，麥克林托克種植了自花授粉的玉米粒，這意味著花的絲（花柱）從自己的花藥中接受了花粉[2]。 這些穀粒來自一長串自花授粉的植物，導致第九條染色體末端的斷臂[2]。 隨著玉米植株開始生長，麥克林托克注意到葉子上出現了不尋常的顏色圖案[2]。例如，一片葉子有兩個大小幾乎相同的白化斑塊，並排位於葉子上[2]。 麥克林托克假設，在細胞分裂過程中，某些細胞會失去遺傳物質，而其他細胞則獲得了它們失去的東西[3]。 然而，當她將當代植物的染色體與親代進行比較時，她發現染色體的某些部分已經改變了位置[3]。 這駁斥了當時流行的基因理論，即基因在染色體上的位置是固定的。 麥克林托克發現，基因不僅可以移動，而且還可以根據特定環境條件或在細胞發育的不同階段打開或關閉[3]。
麥克林托克還表明，基因突變是可以逆轉的[4]。 她於1951年提交了關於她的發現的報告，並於1953年11月在《遺傳學》上發表了一篇題為《在玉米中選定基因座處誘導不穩定性》（Induction of Instability at Selected Loci in Maize）的文章[5]。
在1951年的冷泉港研討會上，她首次公佈了她的發現，但她的演講遭到了一片死寂一般的沉默[6]。 直到1960年代末至1970年代，她的工作在很大程度上被駁回和忽視，當時在細菌中發現转座子後，它被重新發現[7]。 1983年，她因發現转座子而獲得諾貝爾生理學或醫學獎，距她最初的研究已有30多年了[8]。
分类
[编辑]转座子作为几种可动遗传因子之一，还可以根据其是复制-粘贴还是剪切-粘贴分为I型转座子和II型转座子两类[9]。
I型转座子
[编辑]I型转座子转座中间体是RNA。I型转座子又被称为逆元件（Retro element）。该型转座子会先被转录为RNA，然后该RNA被逆转录，再次成为DNA，才被插入到目标位点中。
II型转座子
[编辑]相比起I型转座子的“复制后粘贴”，II型转座子的转座行为就是“剪切后粘贴”。II型转座中间体是DNA，其实就是它本身。因此II型转座子又被称为不复制转座子。这类型的转座子在结构上有其特点。首先是转座子序列的两端，是两段正向重复序列（direct repeat，简称dR），与它们接壤的是反向重复序列（invert repeat，简为iR），就是所谓的“回文”序列。然后才是中间的插入序列（Insert sequence，简为IS）。[來源請求]
转座子与假基因
[编辑]只要考察一下某些假基因的出现过程，就会发现转座子与假基因的出现颇有相似相同之处。假基因是一类本来正常，但后来因为突变或转座，而可能失去了原来功能的基因。说是可能，因为目前的一些研究发现，在环境压力下，某些假基因可以重新被激活，而某些假基因则有着调控基因表达的作用。可总结为“假作真时真亦假”。它们与原来的基因可能很相似，但又可以有很大差异，例如DPRX基因有7组假基因，DPRXP4（就是说DPRX的第四假基因）与原基因经过比对（Alignment），存在95%的相似序列。[來源請求]
参考文献
[编辑]- ^ Gerstein M.; Zheng D.: The real life of Pseudigenes; Scientific American 2006.08
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 McGrayne SB. Nobel Prize Women in Science: Their Lives, Struggles, and Momentous Discoveries 2nd. Carol Publishing. 1998: 165. ISBN 978-0-9702256-0-3.
- ^ 3.0 3.1 3.2 McGrayne 1998，第166頁
- ^ McGrayne 1998，第167頁
- ^ McClintock B. Induction of Instability at Selected Loci in Maize. Genetics. November 1953, 38 (6): 579–99. PMC 1209627
. PMID 17247459. doi:10.1093/genetics/38.6.579.
- ^ Ravindran, S. Proceedings of the National Academy of Sciences Dec 2012, 109 (50) 20198-20199; DOI: 10.1073/pnas.1219372109. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2012, 109 (50): 20198–20199. PMC 3528533 . PMID 23236127. doi:10.1073/pnas.1219372109 .
- ^ Des Jardins J. The Madame Curie Complex: The Hidden History of Women in Science. Feminist Press at CUNY. 2010: 246. ISBN 978-1-55861-655-4.
- ^ Fedoroff N, Botstein D (编). The Dynamic Genome: Barbara McClintock's Ideas in the Century of Genetics. Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1 January 1992: 2. ISBN 978-0-87969-422-7.
- ^ Wicker, Thomas; Sabot, François; Hua-Van, Aurélie; Bennetzen, Jeffrey L.; Capy, Pierre; Chalhoub, Boulos; Flavell, Andrew; Leroy, Philippe; Morgante, Michele; Panaud, Olivier; Paux, Etienne. A unified classification system for eukaryotic transposable elements. Nature Reviews Genetics. 2007-12, 8 (12) [2022-09-27]. ISSN 1471-0064. doi:10.1038/nrg2165. （原始内容存档于2022-11-23） （英语）.
參考文獻
[编辑]- Kidwell, M.G. Transposable elements. T.R. Gregory (编). The Evolution of the Genome. San Diego: Elsevier. 2005: 165–221. ISBN 0-123-01463-8.
- Craig NL, Craigie R, Gellert M, and Lambowitz AM (编). Mobile DNA II. Washington, DC: ASM Press. 2002. ISBN 978-1-555-81209-6.
- Lewin B. Genes VII. Oxford University Press. 2000. ISBN 978-0-198-79276-5.
外部連結
[编辑]- An immune system so versatile it might kill you. New Scientist. 21 June 2006, (2556) [2018-01-26]. （原始内容存档于2014-12-31）. – A possible connection between aberrant reinsertions and lymphoma.
- Repbase （页面存档备份，存于互联网档案馆） – a database of transposable element sequences
- RepeatMasker （页面存档备份，存于互联网档案馆） – a computer program used by computational biologists to annotate transposons in DNA sequences
- Use of the Sleeping Beauty Transposon System for Stable Gene Expression in Mouse Embryonic Stem Cells （页面存档备份，存于互联网档案馆）
