微生物中转座因子
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② 大多数IS都含有一个编码转座酶（Transposnase 简称 Tnp）的长编码区，其启动子位于一端的反向重复序列之内， 而刚好终止于另一端的反向重复序列之前或之内。
转座酶负责识别切割转座子的两端以及在靶位点造成切口。 有些IS含有2个或2个以上的开放阅读框架，它们除编码转座 酶外，还编码用于调控转座酶活性的调节蛋白。
命名：根据发现的先后或发现人的意愿，其命名是在IS后 面用阿拉伯数字，如在大肠杆菌中几个不同的IS拷贝被命名 为IS1、IS2、IS3等等。每一种类型的IS因子都有它自己特 征性的反转重复序列。
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插入序列的结构有以下3个特点：
① 在IS的两端含有长度为10～40bp反向重复序列 （inverted repeat sequence，IR），两端的反向重复序列 在IS的切割和DNA链转移中起作用。
1bp差异
相同 相同 相同
完整功能 功能减弱
完整功能 无功能
都有功能
都有功能
都有功能
G-细菌
G-细菌
G-细菌 G-细菌 G-细菌
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上表是一些复合转座子的基本特征，可以看出，Tn9、 Tn903和Tn1681中两个IS完全相同，而Tn10的左臂 (1S10L)和右臂(IS10R)之间有2.5％的碱基序列差异， 不过IS10L和IS10R的末端反向重复序列是完全相同的。
转座子
Tn10
Tn5
Tn903 Tn9
Tn1681
长度kb
9.3
5.7
3.1 2.5 2.08
遗传标 末端特
记
征
TetR IS10R IS10L
KanR IS50R IS50L
KanR IS903
CamR IS1
胞外肠 IS1 毒素
末端两 IS排向
反向
反向
反向 同向 反向
IS关系 IS功能 来源
2.5%差异
几乎就在发现IS因子的同时，微生物学家和遗传学家注意 到细菌中某些对抗抗生素的基因能从一种DNA分子转移到 另一种DNA分子。因此，将带有抗性基因并能在不同的 DNA分子之间移动的遗传单位叫做细菌转座子(bacterial transposon，Tn)。 Tn与IS的主要区别是携带与转座无关的药物抗性或其他特 性的基因。Tn一般具有抗生素抗性的基因，因为这些基因 容易鉴别，故研究得较为广泛和深入。
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第一节 细菌转座因子的类型和结构
细菌转座因子分为四个类型： 插入序列（insertion sequence，IS） 转座子（transposon，Tn） 转座噬菌体（Mu） 接合型转座子
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一、插入序列
插入序列也称IS因子，它是最简单的转座因子。 IS因子的 长度一般为0.7-2.5 kb。
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表：部分插入序列的特征
插入序 长度/bp 反向重复序
列
列长度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱbp
IS1
768
23
IS2
1327
41
IS3
1400
38
IS4
1428
18
IS5
1195
16
靶位点长度 在染色体中
/bp
的拷贝数
9或8
6-10
5
4-13
3-4
5-6
11或12
1-2
4
11-12
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二、细菌转座子
细菌抗药性转座子一般可分为两类：
复合转座子 (composite transposon) 复杂转座子 (complex transposon)
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1.复合转座子
复合转座子是由两个完全相同或类似的插入序列IS和某种 抗药性基因组成的复合因子，IS作为Tn的两个臂或称两个末 端，两个IS在Tn中做正向或反向排列。在这类转座子中，IS 可以带动整个Tn的转座，也可单独进行转座。
CamR Tn9 2638bp
TetR Tn10 9300bp 第13页/共61页
IS1 IS10
2.复杂转座子(TnA转座子)
复杂转座子的长度约5000bp，它的两端是长度为3040bp的末端反向重复序列(IR)或正向重复序列(DR)，中 央是转座酶基因和抗药性基因。
这类转座子总是作为一个单位转座，而不是象复合转座 子那样，其IS末端本身就能独立转座。由于复杂转座子性 质和结构非常相似，其IR顺序大小接近，而且大部分具有 同源性，因此为了讨论方便，常将这类转座子统称为TnA 转座子。
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插入序列的结构，IR表示反转重复
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③ 在IS插入时，在靶DNA位点产生一个短的、长度一般为39bp正向重复顺序(direct repeat sequence，DR)，分布在 IS的两侧。
IS插入目标DNA的靶序列（5bp）以及在IS两端的同向重复位点（蓝色阴影）。
由于插入序列不编码可检测的表型性状，因此根据 上述IS的特点，就可进行判断和鉴定。
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TnA转座子广泛存在于细菌中，从不同地区不同菌种分 离到的质粒都携带有TnA转座子。
如：南非的鼠伤寒沙门菌的R1质粒 英国铜绿假单胞菌的RPl质粒 鼠伤寒沙门菌质粒R648 大肠杆菌质粒R6k等。
根据转座因子的转座机理，将转座因子分为两类： 第一类是DNA转座子(DNA transposon)，其转座过程是 从DNA→DNA，这类转座因子存在于原核生物和真核生物 中，如细菌的转座子和插入序列； 第二类是反转座子(retrotransposon)，其转座过程是以 RNA为中间体，即从DNA→RNA→cDNA → DNA转座。
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转座子结构示意图：（A）为Tn5，在两个相向反转重复序列之间含有 抗Km、抗Ble、抗Str的基因。（B）为Tn3，在两个反向反转重复序列 间除含有编码转座酶基因外，还含有抗Ap的β-内酰胺酶基因和解离酶 （Resolvase）基因。
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Tn还编码其他特性的蛋白，例如Tn951带有乳糖发酵基因； Tn1681编码胞外肠毒素(enterotoxin)，是某些大肠杆菌 菌株致肠病的因子。除此以外，不少转座子决定着细菌对 汞、镉和砷等金属离子的抗性。
一般来说，一个IS结构单位能转座它本身或整个转座子。 当一个复合转座子的两个IS不同时，该转座的转座子主 要依靠其中一个IS的功能(如Tn10中的IS10R和Tn5中 的IS50R)；当两侧IS完全相同时，其中任何一个都能行 使该复合转座子转座的功能。
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IS1 （C）
IS10
Tn5 5700bp
转座酶负责识别切割转座子的两端以及在靶位点造成切口。 有些IS含有2个或2个以上的开放阅读框架，它们除编码转座 酶外，还编码用于调控转座酶活性的调节蛋白。
命名：根据发现的先后或发现人的意愿，其命名是在IS后 面用阿拉伯数字，如在大肠杆菌中几个不同的IS拷贝被命名 为IS1、IS2、IS3等等。每一种类型的IS因子都有它自己特 征性的反转重复序列。
第3页/共61页
插入序列的结构有以下3个特点：
① 在IS的两端含有长度为10～40bp反向重复序列 （inverted repeat sequence，IR），两端的反向重复序列 在IS的切割和DNA链转移中起作用。
1bp差异
相同 相同 相同
完整功能 功能减弱
完整功能 无功能
都有功能
都有功能
都有功能
G-细菌
G-细菌
G-细菌 G-细菌 G-细菌
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上表是一些复合转座子的基本特征，可以看出，Tn9、 Tn903和Tn1681中两个IS完全相同，而Tn10的左臂 (1S10L)和右臂(IS10R)之间有2.5％的碱基序列差异， 不过IS10L和IS10R的末端反向重复序列是完全相同的。
转座子
Tn10
Tn5
Tn903 Tn9
Tn1681
长度kb
9.3
5.7
3.1 2.5 2.08
遗传标 末端特
记
征
TetR IS10R IS10L
KanR IS50R IS50L
KanR IS903
CamR IS1
胞外肠 IS1 毒素
末端两 IS排向
反向
反向
反向 同向 反向
IS关系 IS功能 来源
2.5%差异
几乎就在发现IS因子的同时，微生物学家和遗传学家注意 到细菌中某些对抗抗生素的基因能从一种DNA分子转移到 另一种DNA分子。因此，将带有抗性基因并能在不同的 DNA分子之间移动的遗传单位叫做细菌转座子(bacterial transposon，Tn)。 Tn与IS的主要区别是携带与转座无关的药物抗性或其他特 性的基因。Tn一般具有抗生素抗性的基因，因为这些基因 容易鉴别，故研究得较为广泛和深入。
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第一节 细菌转座因子的类型和结构
细菌转座因子分为四个类型： 插入序列（insertion sequence，IS） 转座子（transposon，Tn） 转座噬菌体（Mu） 接合型转座子
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一、插入序列
插入序列也称IS因子，它是最简单的转座因子。 IS因子的 长度一般为0.7-2.5 kb。
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表：部分插入序列的特征
插入序 长度/bp 反向重复序
列
列长度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱbp
IS1
768
23
IS2
1327
41
IS3
1400
38
IS4
1428
18
IS5
1195
16
靶位点长度 在染色体中
/bp
的拷贝数
9或8
6-10
5
4-13
3-4
5-6
11或12
1-2
4
11-12
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二、细菌转座子
细菌抗药性转座子一般可分为两类：
复合转座子 (composite transposon) 复杂转座子 (complex transposon)
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1.复合转座子
复合转座子是由两个完全相同或类似的插入序列IS和某种 抗药性基因组成的复合因子，IS作为Tn的两个臂或称两个末 端，两个IS在Tn中做正向或反向排列。在这类转座子中，IS 可以带动整个Tn的转座，也可单独进行转座。
CamR Tn9 2638bp
TetR Tn10 9300bp 第13页/共61页
IS1 IS10
2.复杂转座子(TnA转座子)
复杂转座子的长度约5000bp，它的两端是长度为3040bp的末端反向重复序列(IR)或正向重复序列(DR)，中 央是转座酶基因和抗药性基因。
这类转座子总是作为一个单位转座，而不是象复合转座 子那样，其IS末端本身就能独立转座。由于复杂转座子性 质和结构非常相似，其IR顺序大小接近，而且大部分具有 同源性，因此为了讨论方便，常将这类转座子统称为TnA 转座子。
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插入序列的结构，IR表示反转重复
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③ 在IS插入时，在靶DNA位点产生一个短的、长度一般为39bp正向重复顺序(direct repeat sequence，DR)，分布在 IS的两侧。
IS插入目标DNA的靶序列（5bp）以及在IS两端的同向重复位点（蓝色阴影）。
由于插入序列不编码可检测的表型性状，因此根据 上述IS的特点，就可进行判断和鉴定。
第14页/共61页
TnA转座子广泛存在于细菌中，从不同地区不同菌种分 离到的质粒都携带有TnA转座子。
如：南非的鼠伤寒沙门菌的R1质粒 英国铜绿假单胞菌的RPl质粒 鼠伤寒沙门菌质粒R648 大肠杆菌质粒R6k等。
根据转座因子的转座机理，将转座因子分为两类： 第一类是DNA转座子(DNA transposon)，其转座过程是 从DNA→DNA，这类转座因子存在于原核生物和真核生物 中，如细菌的转座子和插入序列； 第二类是反转座子(retrotransposon)，其转座过程是以 RNA为中间体，即从DNA→RNA→cDNA → DNA转座。
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转座子结构示意图：（A）为Tn5，在两个相向反转重复序列之间含有 抗Km、抗Ble、抗Str的基因。（B）为Tn3，在两个反向反转重复序列 间除含有编码转座酶基因外，还含有抗Ap的β-内酰胺酶基因和解离酶 （Resolvase）基因。
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Tn还编码其他特性的蛋白，例如Tn951带有乳糖发酵基因； Tn1681编码胞外肠毒素(enterotoxin)，是某些大肠杆菌 菌株致肠病的因子。除此以外，不少转座子决定着细菌对 汞、镉和砷等金属离子的抗性。
一般来说，一个IS结构单位能转座它本身或整个转座子。 当一个复合转座子的两个IS不同时，该转座的转座子主 要依靠其中一个IS的功能(如Tn10中的IS10R和Tn5中 的IS50R)；当两侧IS完全相同时，其中任何一个都能行 使该复合转座子转座的功能。
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IS1 （C）
IS10
Tn5 5700bp