為了理解轉座子如何塑造基因組,揭示其靶向作用的分子機制非常關(guān)鍵,近日刊登在國際雜志Science上的一項研究報告中,來(lái)自巴黎第七大學(xué)(UniversiteParisDiderot)等處的科學(xué)家通過(guò)研究鑒別出了兩種特殊蛋白的相互作用對于轉座子整合入酵母基因組的特殊區域非常關(guān)鍵,該研究強調了轉座子作為移動(dòng)的DNA元件在進(jìn)化中的重要性以及對于開(kāi)發(fā)基因療法的關(guān)鍵作用。
轉座子是一種可以在基因組中移動(dòng)的DNA序列,其可以代表基因組中很大一部分關(guān)鍵序列,同時(shí)也在進(jìn)化中扮演著(zhù)重要角色;通過(guò)整合入DNA,轉座子就可以促進(jìn)基因組的可塑性以及產(chǎn)生新的細胞功能,反之其同時(shí)也會(huì )引發(fā)危機細胞生存的突變,轉座子的整合作用通常發(fā)生于特殊的基因貧瘠區域,這對機體的傷害是最小的,促使轉座子進(jìn)行靶向整合的分子機制目前尚不清楚。
文章中,研究者主要對釀酒酵母的Ty1逆轉錄轉座子進(jìn)行了關(guān)鍵性研究,來(lái)檢測整合位點(diǎn)如何被確定,Ty1可以將自身整合入遠小于基因組尺度的小型DNA區域中,同時(shí)其會(huì )位于特殊基因的上游區域,所有的轉錄都是在RNA聚合酶Ⅲ(PolⅢ)酶類(lèi)復合物的作用下完成的,利用PolⅢ作為誘餌,研究者發(fā)現復合物中的一種名為AC40的蛋白可以同Ty1編碼的蛋白相互作用,從而促進(jìn)逆轉錄轉座子的整合。
后期分析結果顯示,這種整合作用對于轉座子元件的靶向整合非常必要;研究者表示,我們發(fā)現了移動(dòng)DNA元件尋找自己靶點(diǎn)的分子機制,同時(shí)也揭示了,逆轉錄轉座子可以?xún)?yōu)先插入到染色體的末端區域,這些區域包含許多對正常功能不必要的基因家族,但盡管如此,對酵母而言這對其適應環(huán)境的改變也非常關(guān)鍵;另外決定Ty1靶向插入的PolⅢ也依賴(lài)于環(huán)境的狀況,本文研究結果支持了轉座子具有運動(dòng)性的假設,轉座子通常會(huì )被激活以應對環(huán)境壓力,促進(jìn)其對基因組的識別,使得酵母更加適應環(huán)境改變,進(jìn)而改善酵母的生存。
最后研究者指出,闡明Ty1的整合機制對于開(kāi)發(fā)基因療法非常重要,新型基因療法則會(huì )利用來(lái)自反轉錄病毒的載體來(lái)向細胞中運輸基因,這些載體會(huì )整合入富含基因的區域,這樣其就會(huì )引發(fā)特殊的突變效應。類(lèi)似于Ty1轉座子的特性后期或許會(huì )被直接整合入基因組的安全區域,從而減少基因載體轉移帶來(lái)的副作用。