反转录转座子
脱落酸对铁皮石斛Ty1—copia类反转录转座子转录活性的影响
脱落酸对铁皮石斛Ty1—copia类反转录转座子转录活性的影响标签：铁皮石斛；脱落酸（ABA）；Ty1-copia类反转录转座子；反转录酶（RT）；转录活性反转录转座子广泛存在于植物基因组中[1]，能够增加基因组大小，对植物基因组进化也会产生重要作用[2]。
由于反转录转座子是以DNA-RNA-DNA进行增殖的转座元件，转录便成为控制其活性表达的关键步骤。
一般情况下，反转录转座子以静止状态存在于植物中，但部分反转录转座子仍具有转座潜能，能够被各种生物和非生物胁迫所激活[3]，如包括原生质体分离、组织培养、外伤、脱落酸（ABA）、茉莉酸甲酯（MeJA）和水杨酸（SA）等非生物胁迫能够大大提高Tntl和Ttol反转录转座子的表达[4-5]。
同时许多生物因素也可以导致反转录转座子的转录激活[6]。
Tang等[7]在小麦Triticum aestivum L.中发现反转录转座子TaRT-1能够被MeJA，SA及白粉病菌（powdery mildew fungus）诱导，其表达水平明显提高。
此外，用乙烯，MeJA，SA，ABA等与胁迫相关的信号分子处理液能够激活其活性。
铁皮石斛Dendrobium officinale Kimura et Migo是传统名贵珍稀中药材，现代药理研究表明具有益胃生津、滋阴清热等独特功效[8]。
20世纪90年代以来，铁皮石斛组织培养、设施栽培等一系列关键技术取得了重大突破，铁皮石斛产业取得了跨越式发展[9-11]。
但铁皮石斛设施栽培存在生产成本高、环境非友好、病害易发生等问题。
针对上述问题，浙江省铁皮石斛产业技术战略联盟发明了铁皮石斛原生态栽培技术，而选育抗逆性品种是实现原生态栽培的关键[12]。
因此，本文通过铁皮石斛脱落酸（ABA）对其基因组内Ty1-copia类反转录转座子转录活性的影响及具有转录活性的该类反转录转座子的特征研究，了解反转录转座子抗逆机制，以期为铁皮石斛选育抗逆品种提供依据。
反转录病毒和反转录转座子 RETROVIRUSES AND RETROPOSONS
• 暴露出的3端与另一个RNA基因组的3端配对. • 合成继续进行, 其产物两端都产生重复序列, 重复结构为 U3-R-U5. • 当反转录酶利用DNA产物为模板合成互补链时, 发生相 似的链转移. • 链转换是重组过程中的拷贝选择机制的一个例子.
反转录病毒RNA末 端为同向重复序列, 游离的线性DNA为 长末端重复序列 (LTR), 原病毒 DNA(整合的病毒 DNA)两末端是各 少两个碱基的LTR.
RETROVIRUSES AND RETROPOSONS 反转录病毒和反转录转座子
17.1 引言
• 反转录病毒是一个RNA病毒, 具有将它的序列反转 录成DNA的能力. • 反转录转座子是一个通过RNA形式进行移动的转座 子; DNA被转录为RNA, 然后被反转录成DNA, 并被 插入基因组新的位点. 这与反转录病毒的不同之处 在于反转录转座子没有一个有传染能力的(病毒)形 式.
17.4 Viral DNA is generated by reverse transcription. 反转录产生病毒DNA.
• 病毒RNA的每一个末端都有短重复序列(R), 因而5和3 端分别称为R-U5和U3-R.
• tRNA引物结合到5端的100-200位点后, 反转录酶开始合 成. • 当酶到达末端, RNA的5端就降解, 接着露出DNA产物的 3端.
• 线性DNA被反转录病毒的整合酶直接插入到宿主染 色体上.
• 整合过程中, 反转录病毒序列的两端各丢失2个碱基 对.
整合酶是整合反 应中唯一需要的 酶, 整合过程中, 每个LTR丢失2bp 后被插入到靶 DNA的4bp重复 序列之间.
17.6 Retroviruses may transduce cellular sequences. 反转录病毒能转导细胞基因组序列.
反转录病毒及反转录转座子
17
12
4.逆转录转座
从DNA到RNA再到DNA的转移过程称为反转座。
RNA介导的转座仅发生在真核生物中，由反转录病 毒（retroviruses）以其RNA基因组的DNA拷贝插入到 宿主细胞的染色体中而产生的。
逆转录子 retroposon, 逆转录转座子 retrotransposon
13
4.1 反转录病毒RNA转变为病毒线性DNA的过程 4.2 反转录病毒DNA整合到宿主细胞基因组 4.3 转化病毒形成
14
整合酶在 LTR 的 3’端 产生 2b 的缺口
整合酶在靶 DNA 上进行交错切割
反转录病毒整合入宿 主DNA中的分子机制，本 质是转座； 整合的病毒DNA两端的 LTR 丢失了 2bp ， 即右 边 U3 的 5′末 端丢失 了 2bp ， 左端的 LTR 丢失 了 2bp ，而在整合的反转录病 整合酶将 LTR 缺口的 3’端和靶 DNA 交错切口的 5’端连接起
是至关重要。 (2)5’端有m7Gppp帽,3’端有Poly（A）尾。
4
(3)
编码区从5’→3’
非编码区（调控区)5’，3’都有 ①R区 逆转录合成cDNA必须区域
①gag(groupantigen)编码衣壳蛋
②Pol(Polyrmerase)
③env(envelop) *④ONC(oncogene) 如RSV是SRC *有的retro-V有ONC。
immunodeficiency virus, HIV)或AIDS病毒。
2
3
2.逆转录病毒基因结构特征
(1)是RNA的复合体 ①2条(+)RNA单体正向平行,携带所有的遗传信息,而且完全相同,为 什么要求2条相同正链,意义不太清楚(怕基因丢失或损伤?)。
反转录转座子
第八节 反转录病毒和反转录子
一．反转录病毒（retroviruses） (一) 反转录病毒的生活史
反转录子（retroposons） 反转录转座子（retrotransposons） 1. 反转录病毒基因组的结构与功能 2. 反转录病毒的整合模型 3. 反转录病毒可转录细胞的序列 二．酵母的Ty因子（transponson yeast）
前病毒
c-onc 基 因
前病毒
LT R gag pol env LT R 外 显 子 内 含 子 外 显 子 LT R gag pol env LT R 外 显 子
转录
剪接
转录
包装到病毒中 RNA 重组
图 23-66 复 制 -缺 陷 病 毒 产 生 的 途 径 。
Ty因子与反转录病毒有4点相似
抑制所 有P因 子转 座
P 细胞型
P因子 合成转 座酶
87K
雄性染色体 无 P 因子
M♂×P♀ 雌性染色体
P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
杂种不育
P 细胞型 66KD 阻遏物
66K
阻遏物 抑制所
有P因 子转座
图 23-57 杂种不育取决于基因组中 P 因子和不同类型细胞中 66KD 阻遏物的相互作用。 (仿 B.Lewin:《GENES 》Ⅵ,1997, Fig.18.27)
反转录转座子
复制型转座模型解释了 (1) 复制性转座在转座后原来的位置上保留原 有的Tn； (2) 在新位置上转座子的两端出现正向重复靶 序列； (3)转座过程中出现共合体。
六．非复制型转座 七．Tn10的转座具有多项控制
1.“ 多拷贝抑制”（multicopy inhibition） （1）Pout 比 Pin强得多； (2) OUT RNA比IN RNA较为稳定。 (3) OUT RNA的功能是作为一种反义RNA，
冬青卫矛LTR反转录转座子RT序列克隆及分析
冬青卫矛LTR反转录转座子RT序列克隆及分析作者：贺诗琪范付华吴宇航龙蓉王君荣陈美吉来源：《山地农业生物学报》2022年第03期摘要：本文以冬青衛矛基因组DNA为模板，克隆LTR反转录转座子Ty1-copia类与Ty3-gypsy类反转录酶（reverse transcriptase，RT）序列，通过测序及相关生物信息学软件对所获序列变化特点进行分析。
最终获得Ty1-copia与Ty3-gypsy类反转录转座子RT序列分别为40条和39条。
其中Ty1-copia-RT序列长度在231～267 bp之间，核酸序列的相似性为8.05%～97.7%;Ty3-gypsy-RT序列长度范围为365～499 bp，核酸序列的相似性为10.04 %～99.31 %。
将所获得的核酸序列翻译为氨基酸后发现RT氨基酸序列具有高度异质性。
通过与其他物种RT序列进行比对，结果显示冬青卫矛与其他一些植物间的部分RT序列相似性较高，可能存在共同起源，印证了LTR反转录转座子不同物种间可能存在横向传递。
关键词：冬青卫矛;LTR反转录转座子;反转录酶;异质性中图分类号：S718.3文献标识码：A文章编号：1008-0457（2022）03-0001-06国际DOI编码：10.15958/ki.sdnyswxb.2022.03.001反转录转座子是一种可移动的遗传元件，可以引起物种特异性状变异，在植物基因组中广泛存在，反转录转座子的激活对植物基因组的不断进化有显著影响，是物种遗传多样性的一个重要因素[1]。
与DNA“剪切—粘贴”式的转座机制不同，反转录转座子以自身转录而成的RNA 为中间体，通过编码的反转录酶反转录成DNA后插入基因组新位点，原位置成分并不会被切除，因此能够在基因组中不断的自我复制增加拷贝数从而影响基因的活性以及基因组的结构[2]。
反转录转座子在植物发育过程中通常是转录沉默的，在外界环境因素和内在生物因子的刺激下能够激发其转座功能，引起基因组结构变化甚至相应基因功能的变异[2-3]。
石蒜Ty1-copia类反转录转座子反转录酶基因(RT)的克隆与分析
似性 为 １ ８ ． ６ ０ ％～ ９ １ ． ９ ５ ％， 三 倍体 石 蒜为 １ ８ ． ０ ７ ％～ ８ ８ ． ５ １ ％。从这 两种 石蒜 中获 得 的Ｒ Ｔ 序 列均 具有 多态性 和
高度 异 质性 ， 且 三 倍体 石蒜 序 列 差异 较 二倍 体 大 。３ ３ 条氨 基 酸序 列 构建 的 Ｎ． Ｊ ． 系 统进 化树 ， 表 明二倍 体
（ Ｌ ｙ ｃ ｏ ｐ ｅ ｒ ｓ ｉ ｃ ｏ ｎ ｅ ｓ ｃ ｕ ｌ ｅ ｎ ｔ ｕ ｍ） 、 杨树（ Ｐ ｏ ｐ ｕ ｌ ｕ ｓ ｃ ｉ ｌ ｉ ａ ｔ ｅ ） 、 欧洲云杉（ Ｐ ｉ ｃ ｅ ａ ａ ｂ ｉ ｅ ｓ ） 、 水 葡 萄（ Ｂ ｅ ｔ ａ ｐ ｒ ｏ ｃ ｕ ｍ ｂ ｅ ｎ ｓ ） 、 大 豆 （ Ｇ ｌ ｙ ｃ ｉ ｎ ｅ ｍａ ｘ ） 同源性 较 高 ， 且来 自于二 倍体 石蒜 的 ２ Ｒ Ａ １ ６ 是石 蒜 Ｔ ｙ １ ｃ ｏ ｐ ｉ ａ 反 转录 转 座子 序 列 中最古 老 的
周 芬静 高燕会 童 再康
浙江农林大学 亚热带森林培育 国家重 点实验 室培育基 地， 临安 ３ １ １ ３ ０ ０
＋ 通讯作者 ， ｇ ａ ｏ ｙ ａ ｎ ｈ ｕ ｉ ４ ０ ８ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ
摘
要 目前石 蒜基 因组 的进 化 机制 尚不 清楚 ， 而反 转 录转座 子 是植 物基 因组进 化 的主要 来源 。本 研 究
Ｃｌ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｒｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｃ ｒ ｉ ｐ ｔ ａ ｓ ｅ Ｇｅ ｎ ｅ Ｒｅ ｔ ｒ ｏ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｓ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ Ｌ ｙ ｃ ｏ ｒ ｉ ｓ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ａ
LTR逆转录转座子分类及结构特征
LTR逆转录转座子分类及结构特征作者：刘盼盼来源：《智富时代》2019年第05期【摘要】逆转录转座子是真核生物基因组中普遍存在的一类可移动的遗传因子，是基因组的重要组成成分。
它们以RNA为中间媒介，在基因组中通过不断自我复制增加拷贝数，影响基因的活性以及基因组的结构，进而导致物种的遗传多样性，在生物体的进化过程中发挥重要作用。
DNA测序技术的快速发展使我们获得了大量的组学资源，为全基因组水平的逆转录转座子的系统分析提供了可能。
【关键词】LTR逆转录转座子；结构特征；鉴定方法ClassⅠ又被称为逆转录转座子，逆转录转座子根据结构的不同又被分为LTR逆转录转座子和non-LTR逆转录转座子，non-LTR逆转录转座子包括长散布原件（LINE）和短散布原件（SINE）。
non-LTR的長度从数千碱基（如典型的LINE）到500bp（多数的SINE）不等。
non-LTR反转录转座子的不完全逆转录会产生很多小片段，例如MITE。
这些转座子的长度也是大小不一的，例如MULE，是在拟南芥中发现的其长度是从444bp-19397bp不等。
non-LTR 反转录转座子具有与LTR反转录转座子完全不同的结构和复制机制。
non-LTR反转录转座子，在哺乳动物基因组中首次发现，但也在植物，真菌和无脊椎动物中被鉴定出来。
根据所有已知的LTR的RT序列和所有已知non-LTR反转录转座子的系统进化分析，显然是同源的，表明这两个主要类别来自共同的祖先。
需要强调的是，在大多数基因组中，具备完整序列的转座子是很少的。
大多数都是非自主转座的转座子，甚至是一些很小的片段。
LTR逆转录转座子包括五个不同的亚族，Ty1-copia，BEL，DIRS和Ty-3 Gypsy，ERV（vertebrate retrovirus）它们广泛分布于动物和植物中。
BEL逆转录转座子主要在后生动物中发现较多。
所有的LTR逆转录转座子在结构特征，序列排列特点以及转座机制上都是非常相似的，通常翻译gag和pol 两个基因，包含在一个开放阅读框或者两个开放阅读框里面，LTR逆转录转座子与逆转录病毒十分相似，而根据是否能够进行自主的转座，逆转录转座子又可以分为两大类，一类是自主型的逆转录转座子，本身具备完整的结构可以进行自主的转座过程，另一类为非自主转座子，主要是在植物中发现的如LARDS和TRIM，非自主型的转座子，必须在自主转座子的存在下才可以进行转座。
遗传学转座
正常的病毒基因
LTR gag
pol
env LTR
调节和 启动转录
核心蛋白质
编码病毒外壳 蛋白质(Envelope)
(Nucleoprotein core)
编码逆转录
酶和整合酶(integrase)
遗传学转座
6.1.2 Lifecycle of retrovirus
▪ Reverse transcription ▪ Integration ▪ Transcription ▪ Packaging
遗传学转座
6.2.3 LINES
• LINES(long interspersed elements) • Transcripted by RNA Pol II • Copy #: 20~50k per mammalian cell • Structure: ~6500bp, not terminate at LTR • open reading frames: 1 or 2 • Sequences: RTase like sequence, endo-
nuclease activity。
遗传学转座
遗传学转座
6.2.4 Non-viral transposition: SINES
• SINES (short interspersed elements) • Transcripted by RNA pol III • e.g.Alu family
6.2.1 酵母Ty (Yeast Ty elements )
• 2 classes: Ty1 & Ty917 • Structure: ~ 6.3kb; 330bp direct repeats at
each end • mRNA of Ty: >5% of total mRNA in yeast • Open reading frames: 2 • Sequences: TyA: DNA binding protein; TyB:
分子遗传学反转录转座子
第21页，幻灯片共34页
Retroposons that are closely related to retroviruses have a similar organization, but LINES share only the reverse transcriptase activity.
第28页，幻灯片共34页
6.8 反转录转座子的应用
1、转座子用于生物多样性及遗传连锁分析 2、利用转座子鉴定功能基因 3、植物性状改良方面的应用
第29页，幻灯片共34页
1、转座子用于生物多样性及遗传连锁分析
① 用于谱系中建立系统发生关系
SINEs以其拷贝数多、广布于整个真核基因组、以及其插入的独立性和不 可逆性等特点，已经被用于动物分类中；
that generates a nick to prime reverse transcription
第23页，幻灯片共34页
6.7 反转录转座子在基因组进化中的作用
真核生物 基因组
10-20%：编码基因序列 80-90%：各种重复序列
串联重复序列 散在重复序列
短散在元件 长散在元件 加工的逆转录重复
（1）如果插入到基因的3，和5，非翻译区或内含子时可能会影响到基
因的转录、转录后加工及翻译；
（2）如果插入在基因上游的调控区，其启动子和增强子可能使邻近
沉默的基因得以表达；
（3）当其插入到基因的编码序列或启动子序列中时可能会造成基因 失活、基因活化及基因重排等现象。
第27页，幻灯片共34页
总结：
研究表明在生物进化的过程中当一定的外源刺激激活 后，反转录转座子会经过反转座作用产生新的拷贝插入到新 的位点，造成生物的遗传变异，在自然选择和物种优化中起 着一定的作用。已经发现反转录转座子是引起插入突变、生 物多样性和重复序列产生的原因，也是基因组保持可塑性的 原因。
建鲤基因组中一个 ty3-gypsy 反转录转座子的发现与分析
中国水产科学 2016年3月, 23(2): 284-296 Journal of Fishery Sciences of China研究论文收稿日期: 2015-04-10; 修订日期: 2015-07-21.基金项目: 国家自然科学基金项目(31200918); 江苏省自然科学基金项目(BK2011184); 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(2015JBFM06).作者简介: 丁炜东(1977–), 男, 副研究员, 研究方向为鱼类遗传育种. E-mail: dingwd@ 通信作者: 曹丽萍, 助理研究员, Tel: 0510-********, E-mail: caolp@;邴旭文, 研究员, Tel: 0510-********, E-mail: bingxw@DOI: 10.3724/SP.J.1118.2016.15147建鲤基因组中一个ty3-gypsy 反转录转座子的发现与分析丁炜东, 曹丽萍, 曹哲明, 邴旭文农业部淡水渔业和种质资源利用重点实验室, 中国水产科学研究院 淡水渔业研究中心, 江苏 无锡 214081 摘要: 转座子是动植物基因组的重要组成部分, 在前期研究中发现建鲤(Cyprinus carpio var. jian )基因组中存在一个ty3-gypsy 反转录转座子类型的转座子, 并将其命名为JRE 转座子(Jian carp Retrotransposon, JRE )。
为了研究JRE 反转录转座子在建鲤基因组中的功能, 采用PCR 扩增、荧光定量PCR 和原位杂交等方法对JRE 转座子的特性进行了研究。
JRE 反转录转座子全长5126 bp, 具有5'端470 bp 和3'端453 bp 长末端重复片段(long terminal repeat end, LTR), 中间的开放阅读框(ORF)包括核心蛋白基因(gag )和酶基因区域(pol ), 其长度为4203 bp 。
Copia因子是果蝇的一种反转录转座子
形成两个独立的DNA分子，从而结束重组事件。同样
地，依据拆分Holliday结构时所剪切的DNA链，可以 最终决定DNA分子重组位点两侧的基因是否发生交换。
1. Holliday model
两条同源DNA分子彼此并排对齐，相互配对DNA中两
个方向相同的单链在DNA内切酶的作用下,在相同位
置上同时切开。在切口处发生链的交换，形成所谓
的连接分子（joint molecule），也称Holliday结
构（Holliday structure）。分支点可以发生移动， 称为分支迁移（branch migration），分支迁移的
First Meiotic Interphase (cells contain 4N DNA content)
Figure 5-55, page 185
Bivalent sister chromatids align with each other, this act is termed synapsis. Synapsed sister chromatids are termed a synaptonemal complex)
重 组
DNA分子的断裂和重新连接导致遗传信息的重新组合，称为重组 （recombination）。重组的产物称为重组DNA（recombinant DNA），所有 的DNA都是重组DNA。由于重组，一个DNA分子的遗传信息可以和另一个DNA 分子的遗传信息结合在一起，也可以改变一条DNA分子上遗传信息的排列方
Synapsed chromatids
Recombination joint
Heteroduplex DNA
Holliday intermediates
A B A B Holliday Intermediate (see Photo in Lehninger pg 962) A B Endonucleases aka. resolvases (e.g. RuvC) A’ Products before DNA repair B
植物LTR类反转录转座子的研究概述
植物LTR类反转录转座子的研究概述徐玲;陈自宏;汪建云;艾薇【摘要】LTR retrotransposons compose a significant part in plant genome and have vital impact on the size, structure, function and evolution of genomes. The research progress of LTR retrotransposon was summarized from aspects of structure character, transposing mechanism, classification, isolation and identification, and their impact on genomes, which will lay a foundation for further study on the functions of LTR retrotransposons in plant genomes.%LTR类反转录转座子是植物基因组中的重要成分,对基因组的大小、结构、功能和进化都有重要影响.文中从结构特征、转座机制、分类、分离鉴定及对基因组的影响等多个方面概述了植物LTR类反转录转座子的研究进展,为进一步揭示LTR类反转录转座子在植物基因组中的功能奠定基础.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2012(000)031【总页数】3页(P15129-15130,15149)【关键词】LTR类反转录转座子;植物基因组;结构;转座;活性【作者】徐玲;陈自宏;汪建云;艾薇【作者单位】保山学院,云南保山678000;保山学院,云南保山678000;保山学院,云南保山678000;保山学院,云南保山678000【正文语种】中文【中图分类】S432.1转座子包括反转录转座子和转座子两大类［1］。
植物反转录转座子的研究进展
２ １ ２ （ ）４ ４ ０２，４ ６ ：２— ６
Ａ ｔ ｒ ｕｔｒｅＪａ ｇ ｉ ｃａＡｇｉ ｌ ａ ｉｎ ｘ ｃ ｕ
植物 反转 录 转座 子 的研 究进 展
徐 玲 ， 静 刘 林 李成云 杨 ， ，
（． １ 云南农业大学 农业生物多样性与病虫害控制教育部重点实验室 ， 云南 昆明 ６８０ ；． 山学院 ， ７ ００ ２保 云南 保山 ６５０ ） ６ ００
中图分 类号 ： ９３ 文献标识码 ： 文章编号 ： ０ ８８ （０２ ０ ０４ ０ Ｑ４ Ａ １ １— ５ １ ２ １ ）６— ０２— ５ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｓ ｎ ｌ ｔｏ —ｔａ ｓ ｏ ｏ ｓ ｏ ｌ ｎ ｓ ｓ ａ ｃ Ｐｒ ｇ ｅ ｓｉ ｒ ｒ ｎ ｐ ｓ ｎ ｆ Ｐ ａ ｔ
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（ ．Ｋ ｙＬｂｒｔ ｙ ｏ ｇｉ ｌ ｒｌ ｉ ｄｖｒｉ ｎ ｉ ａｅａｄＩｓｃ Ｐ ｓＣ ｎｒｌ ｆ ｎｓｙｏ ｄ ｃｔ ｎ Ｙ ｎ ａ ｇｉ － １ ｅ ａｏａｏ ｒ ｒ ｕｔ ａ ｂ ｒ ｆ Ａ ｃ ｕ ｏ— ｉｅ ｔ ａｄＤｓ ｓ ｅｔ ｅｔ ｏｔ ｉｒ ｆ ｕａｏ ， ｕ ｎ Ａ ｒ ｕ ｓｙ ｅ ｎ ｎ ｏ ｏ Ｍｉ ｔ Ｅ ｉ ｎ ｃ ｌ ｔｒ ｎｖｒｔ， ｕ ｍｎ ５２ １ Ｃ ｉａ ２ ａｓａ ｏｅｅ Ｂ ｏｈｎ６ ８０ ， ｈｎ ） ｕａ Ｕ ｉ ｓｙ Ｋ ｎ ｉｇ６０ ０ ， ｈｎ ； ．Ｂ ｏｈｎＣ ｌ ｇ ， ａｓａ ７ ００ Ｃ ｉ ｌ ｅｉ ｌ ａ Ａ ｓ ａｔ Ｒ ｄ —ｔ ｎｐｓｎ ｒ ｅｍ ｊ ｏ ｐｎｎｓｏ ａ ｏｔ ｌ ｌ ｔ ｅｏ ｅ ， ｄｔｅ ｏ ｏｌ ａｅｖ ａ ｉ ａｔ ｎｔｅ ｂｔ ｃ： ｅ ｏ ｒ ｓ ｏｓａｅ ｈ ａ ｒｃｍ ｏｅｔ ｆ ｍ ｓ ａ ａ ｎｍ ｓ ａ ｙｎｔ ｎｙｈｖ ｉ ｒ ａ ｏ ｔ ｏ ｌ ｐｎ ｇ ｌ ｎ ｈ ｔ ｍｐｃ ｏ ｌ ｈ
SVA反转录转座子的研究进展
SVA反转录转座子的研究进展谈丹丹;洪道俊;吴裕臣【摘要】The SVA retrotransposon has approximately 2 700 copies in the human genome, and insertes into the genome through the pathway of the DNA-RNA-DNA retrotransposition, it changs the structure and function of the genome. SVA retrotransposon not only makes an important contribution to the human genome evolution, but also cause deseases.%SVA反转录转座子在人类基因组中的拷贝数约2 700个,可通过DNA-RNA-DNA的途径实现反转录转座,SVA插入到基因组中,从而改变基因组的结构和功能.SVA反转录转座子不仅对人类基因组的进化做出了重要贡献,还是多种疾病的重要原因.【期刊名称】《基础医学与临床》【年(卷),期】2013(033)004【总页数】4页(P496-499)【关键词】SVA;反转录转座子;选择性剪接【作者】谈丹丹;洪道俊;吴裕臣【作者单位】南昌大学第一附属医院神经内科,江西南昌330006;南昌大学第一附属医院神经内科,江西南昌330006;南昌大学第一附属医院神经内科,江西南昌330006【正文语种】中文【中图分类】R394.3反转录转座子约占人类基因组的34%，引起的人类疾病约0.27%，其中占主导的为长散置元（long interspersed element-1，L1）、Alu 序列、SVA （SINEVNRT-Alu）（short interspersed element of retroviral origin，SINE-R;variable numble of tandem repeats，VNTR;Alu-like）［1］。
植物LTR反转录转座子的研究进展
植物LTR反转录转座子的研究进展蒋爽;滕元文;宗宇;蔡丹英【摘要】反转录转座子是真核生物基因组中普遍存在的一类可移动的遗传因子,它们以RNA为媒介,在基因组中不断自我复制.在高等植物中,反转录转座子是基因组的重要成分之一.反转录转座子可以分为5大类型,其中以长末端重复(LTR)类型报道较多.LTR类型由于其首尾具有长末端重复序列,内部含有PBS、PPT、GAG和POL 开放阅读框、TSD等结构,可以采用生物信息学软件进行预测.LTR反转录转座子的活性受到自身甲基化和环境因素的影响,DNA甲基化抑制反转录转座子转座,而外界环境的刺激能够激活转座子,从而影响插入位点周边基因的表达.同时由于LTR反转录转座子在植物中普遍存在,丰富的拷贝数以及多态性为新型分子标记(RBIP、SSAP、IRAP、REMAP)的开发提供了良好的素材.该文对近年来国内外有关植物反转录转座子的类型、结构特征、LTR反转录转座子的活性及其影响因素、LTR反转录转座子的预测以及标记开发等方面的研究进展进行综述.【期刊名称】《西北植物学报》【年(卷),期】2013(033)011【总页数】7页(P2354-2360)【关键词】反转录转座子;长末端重复(LTR);预测;功能;分子标记【作者】蒋爽;滕元文;宗宇;蔡丹英【作者单位】浙江大学园艺系,农业部园艺植物生长发育与品质调控重点开放实验室,杭州310058;浙江大学园艺系,农业部园艺植物生长发育与品质调控重点开放实验室,杭州310058;浙江大学园艺系,农业部园艺植物生长发育与品质调控重点开放实验室,杭州310058;浙江大学园艺系,农业部园艺植物生长发育与品质调控重点开放实验室,杭州310058【正文语种】中文【中图分类】Q78植物基因组中含有大量可移动的遗传因子，统称为转座子［1］，其中第一大类型是反转录转座子（retrotransposons），是一类广泛存在于植物基因组中的特殊DNA序列［2－4］，植物中最初是在研究玉米突变体时发现的［5］。
【文章知识点】深度解析长末端重复反转录转座子（LTR-RTs）
【⽂章知识点】深度解析长末端重复反转录转座⼦（LTR-RTs）提起 LTR，相信很多⼈和我之前⼀样都是熟悉⼜陌⽣的感觉，听过或者接触过却未深⼊了解过。
若您对 LTR 分析有兴趣，却苦于⽆从下⼿时，愿本⽂作为⼀个叩门砖，为您敲开 LTR 分析的⼤门。
本篇从 LTR 的定义、分类、⽣物学意义、结构特征、鉴定⽅法等⽅⾯层层递进，带您⾛进神奇的 LTR 世界。
1. LTR 与重复序列、转座⼦的关系LTR-RTs 是 Long terminal repeat-retrotransposons 的缩写，中⽂名是长末端重复反转座⼦。
LTR-RTs 名字中既有重复、⼜有转座⼦，那么它和重复序列、转座⼦是什么关系呢？图1 为您解答。
图1 重复序列主要分类重复序列：根据重复区域是否连续可分为串联重复序列和散在重复序列（⼜名转座⼦、转座元件）两⼤类，前者相连，后者不相连。
转座元件(transposable elements, TEs) ⼜称转座⼦：指在基因组中能够移动或复制，并可以整合到基因组新位点的⼀段 DNA 序列。
根据转座过程是否形成 RNA 中间体，转座⼦可分为 DNA 转座⼦和反转录转座⼦。
反转录转座⼦是以 RNA 为媒介，伴有反转录过程，以复制-粘贴的⽅式在基因组的新位置产⽣⼀个新的拷贝。
DNA 转座⼦的转座机制则是剪切-粘贴的形式。
LTR-RTs :是反转座⼦中的⼀种，因其两侧存在长的末端重复⽽得名。
不含长末端重复的反转座⼦统称 non-LTR-RTs，主要包含短散在重复(SINE)和长散在重复(LINE)。
2. LTR的分类动植物基因组中存在⼤量转座⼦，尤其是植物基因组中。
LTR 因其数量多且 LTR 长度巨⼤，在植物转座⼦中具有较⾼的基因组含量。
在⽟⽶基因组中 LTR 占基因组含量⾼达 75% ，⼭苍⼦基因组中 LTR 占⽐⾼达 47%，所以基因组 LTR 的鉴定尤为重要。
反转录转座⼦根据转座元件结构的完整性和转座特点可分为⾃主元件（编码转座酶）和⾮⾃主元件（⾃⾝不编码转座酶）。
分子遗传学-反转录转座子
反转录转座子的分类和结构
类B型反转录转座子
由长末端重复序列和逆转录 酶组成，其反转录转座子的 逆转录酶在逆转录过程中会 产生缺失突变。
类C型反转录转座子
由长末端重复序列和逆转录 酶组成，其反转录转座子的 逆转录酶在逆转录过程中不 会产生缺失突变。
反转录转座子与人类疾病的关系
疾病风险
特定类型的反转录转座子插入到关键基因中可能导致疾病的发生和发展。
基因变异
反转录转座子的插入和扩增可能导致基因组中的新序列出现，并参与人类疾病的发生和遗传。
诊断与研究
反转录转座子可以作为一种重要的生物标志物，在疾病的诊断和个体的遗传研究中有重要价 值。
反转录转座子的研究方法和应用
3
扩增
宿主基因组内的反转录转座子可以通过复制扩增，进一步增加其拷贝数目。
反转录转座子在进化中的作用
1 遗传多样性
反转录转座子的插入和扩增会导致宿主基因组的变异，进而增加物种的遗传多样性。
2 基因功能变化
反转录转座子的插入可能影响周围基因的功能，引起新的表达模式和功能变化。
3 物种适应性
反转录转座子的插入可以为物种带来有利的突变，增强物种的适应性和生存能力。
类D型反转录转座子
由长末端重复序列和逆转录 酶组成，其反转录转座子在 逆转录过程中会调换序列的 顺序。
反转录转座子的传播机制
1
逆转录
反转录转座子的逆转录过程是其传播的重要步骤，逆转录酶能够将RNA转录成 DNA，并插入到宿主基因组中。
2
插入
一旦反转录转座子的DNA插入到宿主基因组中，它就可以被传给宿主的后代。
植物反转录转座子及其分子标记
植物反转录转座子及其分子标记王子成1，2李忠爱2邓秀新1（1华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室，湖北武汉，4300702 河南大学生命科学学院，河南开封，475001）摘要：反转录转座子（retrotransposon）是真核生物中一类可移动因子，可分为LTR反转录转座子和非LTR反转录转座子。
反转录转座子以高拷贝在植物界广泛分布，可以通过纵向和横向分别在世代之间和不同种之间进行传递，同一家族的反转录转座子具有高度的异质性. 在一些生物的和非生物的逆境条件下，反转录转座子的转录可以被激活。
由于反转录转座子的特点，使其作为一种分子标记得以应用。
S-SAP，IRAP，REMAP和RBIP等分子标记相继发展起来，在基因作图、生物遗传多样性与系统进化、品种鉴定等方面具有广泛的应用前景。
关键词反转录转座子，分子标记Plant retrotransposons and their molecular markersWang Zicheng1，2Li Zhongai2Deng Xuixin11 National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, Huazhong Agriculture university HubeiWuhan, 4300702 College of life science ,Henan University, Henan Kaifeng, 475001Abstract: Retrotransposons are a class of eukaryotic transposable elements, consisting of the long terminal repeat (LTR) and non-LTRretrotransposons. Retrotransposons are ubiquitous in the plant kingdom by high copy number and can be transmitted between generations by vertical transmission and between species by horizontal transmission. The same family retrotransposons presented highly heterogeneous populations in all higher plant genomes. Many of the plant retrotransposons are transcriptionally activated by various biotic and abiotic stress factors. Retrotransposons are used as molecular markers for their traits. S-SAP, IRAP, REMAP and RBIP are developed and will be applied widely in gene mapping, genetic biodiversity and phylogeny studies, and cultivar certification.Key words: retrotransposons molecular markers反转录转座子是广泛分布于真核生物中的一类可移动因子，因其转座需经过由RNA介导的反转录过程而得名。
197反转录转座子
转录 转 座 子， ｌ Ｎ Ｅ Ｉ （ ｌ ｏ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｅ ｏ ｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ｅ ｍｅ ｅ ｌ ｎ ｔ 一 １ ）
为其代表。此外， 含有逆转录酶， 具有Ｌ Ｔ Ｒ的内源性逆 转录病毒及不具备逆转录酶的被加工过的假基因（ ｐ － ｏ ’ ｒ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｐ ｓ ｅ ｕ ｄ ｏ ｇ ｅ ｎ ｅ ｓ ， 含有Ａ ｌ ｕ 序列） 则是广义的反转录
转座子。
１ ． 反转录转座子Ｕ Ｎ Ｉ 的作用机制 Ｅ
ｌ Ｎ Ｉ 全长约６ Ｅ 千个碱基， 含有两个开放读框
（ ｅｎ ｐ ｏ ｅ ｒ ａ ｉ ｄ ｇｆ ｎ ｒ ａ ｍ ｅ ， Ｏ Ｆ） Ｒ 。 人 类 基因 组中 单 倍体 约有
６ 一 ０万个拷贝。大部分是缺乏５ １ ‘ 端的 不完全基因， 约 ５０ 个拷贝具有全部序列。由于这些启动子区可被甲 ３ 基化通常不能被转录。ｌ ｌ Ｎ Ｉ 一旦转录， Ｅ 则在核外翻 译。 Ｏ Ｒ Ｉ 的翻 Ｆ 译产物与ｍ Ｒ Ｎ Ａ 稳定化及向 核内 的 输
型的大肠内可以作为给核糖核昔酸还原酶提供质子的 辅酶而发挥作用， 在哺乳类是硫醇基转移酶的同源体。 谷氧化还原蛋白在谷胧甘肤和谷胧甘肤还原酶作用下 变成还原型。近年来有学者报道谷氧化还原蛋白与硫 氧化还原蛋白同样参与转录因子的活化。 硫氧化还原蛋白 及其超家族所介导的氧化还原调 节不仅与基因转录、 表达、 蛋白质的细胞内限局分布及 细胞增殖及死亡调节等各种生理现象有关， 其异常还 可导致各种疾病的发生。今后对氧化还原调节机制更 深人的解析及对该过程的调节有望给疾病治疗带来新 的希望。
认了大肠癌发生时， ｕ Ｎ Ｉ 插入到抑癌基因Ａ Ｅ Ｃ 中， Ｐ 从 而使抑癌基因受到破坏。
马铃薯全基因组LTR反转录转座子分析
马铃薯全基因组LTR反转录转座子分析Abstract：LTR retrotransposons in potato（Solanum tuberosum）genome were analyzed by LTR-FINDER software. Results showed that there were 4 725 full-length LTR retrotransposons with average length of 7 393 bp，accounting for about 4.95% of potato genome bases. The length of LTR in LTR retrotransposons was 786 bp. Phylogenetic tree showed that LTR retrotransposons of potato had high genetic diversity and high heterogeneity.Key words：LTR retrotransposons；potato（Solanum tuberosum）；genome；phylogenetic tree马铃薯（Solanum tuberosum）为茄科茄属一年生草本植物，是世界第四大粮食作物，它营养全面、适应性广、用途多、产业链长，是全球重要的粮食作物，也是农业生产中加工产品最丰富的原料作物[1]。
遗传多样性是生物多样性研究的核心问题之一，在一定程度上决定了物种的分布以及数量多样性[2]。
对马铃薯的遗传多样性进行研究有助于认识马铃薯的进化过程或适应机理，以及马铃薯种群的地理分布格局、数量增长、优良品种选育、资源鉴别和利用以及病害检测和防治等方面的问题。
目前分子标记技术作为研究植物遗传多样性、作物品种纯度鉴定、种质资源分类、遗传图谱构建等方面的重要方法已经得到广泛应用[3-5]。
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R U5
gag
缺陷型病毒 v-onc 翻译
U3
R
R U5
gag
助病毒 pol 翻译
env
U3
R
助病毒的蛋 白能使缺陷 型 图 23-65 助病毒的产物可供缺陷型病毒复制 (仿 B.Lewin:《GENES》 Ⅵ,1997, Fig.19.9)
前病毒
c-onc 基因
前病毒 LTR 外显子
LTR gag pol env LTR 外显子 内含子 外显子 LTR gag pol env
反转录病毒 整合入宿主 DNA中的分 子机制，其 本质是转座
整合酶在 LTR 的 3’端 产生 2b 的缺口
整合酶在靶 DNA 上进行交错切割
5’ 3’ 3’ 3’
3 ’5 ’
3’ 5’3’ 5’
整合酶将 LTR 缺口的 3’端和靶 DNA 交错切口的 5’端连接起
图 23-64 整合酶催化反转录病毒的 DNA 整合到宿主的基因组中。
艾 兹 病 病 毒
艾滋病毒的基因结构
vpr rev gag vif tat vpu tat rev nef
LTR
pol
env
LTR
LTR 长末端重复序列 gag 核心蛋白，反转录酶 pol 蛋白酶 vif 感染因子 vpr,vpu 复制因子 tat 反式激活因子 rev(art抗阻遏翻译基因活化, trs trans regulator of splicing ) 调节因子 env 衣壳蛋白 nef(3’orf) negative factor 抑制复制模板
P ♂×M♀ 雌性染色体
P 细胞型
87K
杂种不育 M ♂×P♀ 雌性染色体 P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
雄性染色体 无 P 因子
P 细胞型 66KD 阻遏物
66K
阻遏物 抑制所
有P因 子转座
图 23-57 杂种不育取决于基因组中 P 因子和不同类型细胞中 66KD 阻遏物的相互作用。 ( 仿 B.Lewin:《GENES 》Ⅵ,1997, Fig.18.27)
10-80 80-100 R U5
终止密码子
170-1350
gag
～2000
pol
～2900
env
～1800
U3
R
转录 mRNA 帽子翻译 前体蛋白 翻译 加工 核心蛋白的成分 前体蛋白 加工 反转录酶 内切酶 蛋白水解酶 病毒外壳蛋白的成分 -An 剪接，产生亚基因组 RNA 帽子-An 翻译 前体蛋白
这样 a1 成为首次发现的不稳定突变等位 基因（unstable mutant allele）的例子。即一 种回复突变率很高的等位基因。然而这种 等位基因的不稳定是取决于不连锁的 Dt 基 因的存在。一旦回复突变的发生，它们就 变得稳定了；即Dt基因能离开A1基因，这时 A1表型不再改变。这样a1表型是由一个缺陷 型的转座因子的插入而产生也就顺理成章 了（缺陷的转座因子自己并不能移动）。 Dt的缺乏使得表型保持稳定。
R U5 R
正链DNA的合成需要第二次跳跃
U5 R U5 U5 R U5 U3 U3 U3 U3 U3 R U5 R R U5 R R U5
U5
U5
U3 U3
R U5 R U5 R U5
U5 U3 R U5 U5 U3 U3 U3 R U5 R U5 R U5
U3
U3 U3 U3 U3
R U5 R U5 R U5 R U5
转座酶
Tn10
>>>>>>>
IS10R >>>>>>>> OUT IN
宿主 DNA
过量的 OUT－RNA 与其配对，抑制 IN－RNA 的转录
甲基化阻止转录酶和 DNA 结合
甲基化阻止转录酶合成 图 23- 46 几种抑制 Tn10 专座的机制，主要是通过控专座酶的合成来调节
第七节 真核生物的转座因子
第八节 反转录病毒和反转录子
一．反转录病毒（retroviruses）
(一 )
反转录病毒的生活史 反转录子（retroposons） 反转录转座子（retrotransposons） 1. 反转录病毒基因组的结构与功能 2. 反转录病毒的整合模型 3. 反转录病毒可转录细胞的序列 二．酵母的Ty因子（transponson yeast）
Phoades将基因 型a1/a1;Dt/-的 玉米发芽，检 测它们是否带 有在各组织中 产生色素斑的 基因
叶片的花 斑表型
CACTACCAAGAAAA 1 ORF1 转录
TTTTCTTGTAGTG 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ORF2
Spm-w-8011 dSpm-7995 dSpm-799 dSpm-8004
LTR 反转录病毒 δ Ty LTR Copia gag gag TyA gag pol int TyB int ORF pol ORF2 pol LTR int env pol δ
LTR
L1
ORF1
图 23-72 病毒家族的反转录子末端有重复顺序内部有 开放读框
无LTR的反转录转 座子通过切开靶位 点双链，提供了引 物末端。反转录转 座子作为模板合成 cDNA
DR >>>>>
>>>>>>>>>>> 长的 IR
短的 IR
5146bp Copia 20-60 拷贝 500 －5000bp FB ～ 2900bp P 0 或～50 拷贝
DR >>>>> IR <<<<<<<<<<<
图 23-71 黑腹果蝇中的 3 种转座因子具有不同的结构 (仿 B.Lewin:《GENES 》Ⅵ,1997, Fig.19.14)
转座酶结合在 Tn 两端
转座子末端被交错剪切
+
另一条链也被切
受体也被交错切割
图 23-42 交换结构经剪切释放 后导致非复制型转座子插入到靶 DNA 中，DR 包在两侧，供体留 下了一个双链缺口。
供体被释放
Tn 连接到靶上
图 23-43 Tn 的两条链先后被切割，然后转座子与切开 的靶位点连接。
复制型转座模型解释了
一、玉米中的控制因子 1938年Marcus Rhoades首次发现不稳定突变等 位基因（unstable mutant allele），即一种回
复突变率很高的等位基因。不稳定是取 决于不连锁的Dt基因的存在。
McClintock。1940～1950描述了大量的控制因子
A1 A1 dt dt
双突变
图 23-54 Spm/En 有两个基因，tnpA 有 11 个外显子转录成 2500b 拼接 mRNA。tnpB 含有 6kbmRNA,含 2 个读框。(仿 B.Lewin:《GENES Ⅵ,1997, Fig.18.24)
二.果蝇中的P因子
“ 杂种不育”（hybrid dysgenesis）。 P型（父本贡献的， paternal contributing） M型（母本贡献的， maternal contributing） M（♂）×P（♀） 后代不育 P（♂）×M（♀） 后代可育。
雄性染色体 P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
P 品系 (P♂×P♀) 雌性染色体 P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
P 细胞型 66KD 阻遏物
66K
阻遏物 抑制所 有P因 子 转 座 P 因 子 合成转 座 酶
雄性染色体 P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
转录 剪接 转录
包装到病毒中 RNA 重组
图 23-66 复制-缺陷病毒产生的途径。
Ty因子与反转录病毒有4点相似
（1） 看作是一个由U3-R-U5组成的LTR （2）转座是由Ty因子内的基因控制的。 (3) 虽然Ty因子不产生感染颗粒，但在经 诱导发生转座的细胞中存在着 Ty病毒样 颗粒（VLPs,Virus-like particles） (4) 仅有某些Ty因子在任何酵母基因组中 都有活性；大部分没有转座能力，此和 惰性的内源性前病毒相似。
加工
图 23-60 前病毒的转录，翻译和加工，产生多种蛋白。
反转录病毒 RNA的末端 是正向重复 序列。 反转录病毒 线型DNA的 末端是LTRs, 整合到宿主 DNA中时， 两端各丢失 了2 bp
在反转录中通过模板转换产生负链DNA
R
U5
U3
R
R R U5 U3 R
U5
U5 R U5
U3 U3
表 23-7 反转录子分为病毒超家族和非病毒超家族 病毒超家族 非病毒超家族 共同类型 Ty(酵母) SINES B1/Alu(哺乳动物) Copia(果蝇) Pol Ⅲ 转录 的加 工假 基 因 LINES L1(哺乳动物) 末端 长末端重复序列 无末端重复序列 靶重复序列 4～6 bp 7～12bp 阅读框 反转录酶和/或整合酶 无（不编码和转座有关 的蛋白） 组成 可含内含子(在亚基因组 无内含子 mRNA 中被切除) B．Lewin: 《GENES》Ⅵ.1997,Table 19.1
A1 a1 Dt dt
自交
9/16 3/16 A1-D1- A1- dt dt
A1: 控制色素形成 Dt: 控制产生斑点
3/16 a1a1Dt-
1/16 a1a1d1d1
图 23-47 玉米花斑表型的遗传学解释。
Marcus Rhoades分析了一种墨西哥玉米的穗， 此穗来自于一种籽粒有颜色的纯种自花受粉的玉米， 但它在后代中表现出一种意外的双因子杂种修饰性 孟德尔分离比 原来的品系可能为A1A1dtdt，突变后产生A1a1Dtdt 的植物，自交产生了上述比例。 产生斑点的一种可能是在体细胞中产生了回复突 变a1→A1,但大量的斑点需要很高频率的回复突变。 Rhoades能在 a1a1Dt_ （花斑）特殊无性种植物的花 中找到相应的花药，其花粉应携带回复突变产生色 素的基因型，而他用这些花粉与a1a1的植株测交， 结果有的后代完全是有颜色的。表明在亲本中每个 斑点实际上是回复突变的。