【正文】 年甚至更長）年甚至更長）RNA多多聚酶聚酶轉錄出轉錄出 RNA拼接成拼接成 mRNA蛋白酶蛋白酶結構蛋白結構蛋白非結構蛋白非結構蛋白子代子代 RNA組裝、釋放組裝、釋放 逆轉錄病毒（ retroviruses）的基因組是單鏈的 RNA，它被逆轉錄成雙鏈 DNA中間體復制，雙鏈 DNA通過類似轉座的機制被插入到宿主基因組中。它們的轉座是通過 RNA介導的。因此稱之為 反轉錄子 （ retroposons）或 反轉錄轉座子 （ retrotransposons）。被整合到細胞基因組中的逆轉錄病毒序列稱為 原病毒(Provirus)，一個原病毒就作為細胞基因組的 一部分。 有時細胞的 序列能與逆轉錄病毒的序列重組并且隨之轉座， 這些序列可能以 雙螺旋形式 插入到基因組的新位點。被逆轉錄病毒轉座的細胞序列能 改變 被感染細胞的特性。 逆轉錄酶在宿主細胞中將 RNA逆轉錄成雙鏈 DNA（ DNA也能被逆轉錄成環(huán)形的，但環(huán)形 DNA不能進行復制） 。線形 DNA進入到細胞核中，一個或多個 DNA分子在整合酶 (Integrase)催化下被整合到宿主基因組中，整合的原病毒被宿主的轉錄系統(tǒng)轉錄為病毒 RNA，這個 RNA既能充當 mRNA也能作為基因組被包裝成為病毒。整合作為病毒生命周期的一部分是轉錄所必需的。逆轉錄酶和整合酶是由病毒基因組編碼的。gag編碼核心蛋白， pol編碼逆轉錄酶和整合酶， env編碼外殼蛋白gag基因基因 ：編碼前體蛋白：編碼前體蛋白 ,編碼編碼 55kD的的 GAG蛋白蛋白 p55。pol基因：基因： 編碼反轉錄酶編碼反轉錄酶 PoL蛋白，被切割為蛋白酶（蛋白，被切割為蛋白酶（ p11）） 反轉錄酶（反轉錄酶（ p51）、整合酶等；）、整合酶等；env基因：編碼基因：編碼 160kD糖基化蛋白；糖基化蛋白；tax：編碼反式激活蛋白：編碼反式激活蛋白 。rex: 編碼的蛋白，與細胞表達密切相關編碼的蛋白，與細胞表達密切相關病毒的 RNA在末端有同向重復序列 (Direct repeat)，緊挨 5’端的是 80~100nt的 U5區(qū)。在 3’端前是 170~1350nt的 U3區(qū) 。 DR片段在將 RNA逆轉錄為 DNA時被用來產生大量的同向重復序列，這些重復序列能在 線形 DNA找到，在 整合 的形式 DNA中兩端各缺少 2bp，是由整合的機制造成的。 整合原病毒的形式是線形 DNA， DNA兩端序列都是 “U3RU5”，稱為 LTR（ long terminal repeat，長的末端重復序列）。 并且， U5的 3′端和 U3的 5′端由一個短的 IR組成，因此 LTR本身的兩個末端都有反向重復序列。整合的原病毒 DNA與 轉座子 (Transposon)類似，原病毒末端有短反向重復序列，其兩端有靶 DNA的正向重復序列。原病毒 是有直接將其線形 DNA序列 插入 靶位點產生。 與轉座子情況類似， 病毒 DNA的 末端很重要，末端突變能 阻止 其整合。最保守的特點是緊靠 反向重復 處存在二核苷酸 CA。 整合酶 把線形 DNA末端與一個核糖核蛋白質復合物結合，并切除保守 CA以后的堿基，把平末端轉變成凹末端。 靶位點是隨機在序列上選擇的， 整合酶 在靶位點上 交錯切口 ，靶 DNA被切除的 5’端和病毒 DNA的 3’凹陷末端共價連接。病毒 DNA一條鏈的兩個末端先被連到靶 DNA上，隨后單鏈區(qū)被宿主的酶所修復。3′端缺失 2個堿基被去除在此過程中，病毒 DNA 5’端的兩個 突出 堿基被去除。結果使被整合的病毒 DNA在每個 LTR序列上 丟失 兩個堿基，這就是 5’U3左端和3’U5右端丟失 2bp的 機制 。在被整合的逆轉錄病毒基因組每個末端都存在一個靶 DNA的特征短同向重復序列。每個 LTR的 U3區(qū)攜帶一個 啟動子 。左邊 LTR的啟動子負責起始 轉錄原病毒 。啟動子實際上是由 RNA到雙鏈 DNA轉化所形成的。 酵母的 Ty元件Ty（ transponson yeast， 酵母轉座子 ）是由分散的 DNA重復序列 家族 組成，在不同品系的酵母中它們所處的 位點不同 。 轉座后在插入的 Ty兩端 靶基因 產生 5bp正向重復。 Ty的轉座效率為 107～ 108，低于細菌轉座子。 在不同 Ty元件之間有很大的不同。大部分元件屬于兩個大家族。被稱為 Ty1和 Ty917。每個元件長 ，其末端是 330bp同向重復序列，稱為 δ。各種類型中的每個Ty元件都有一定的差異，包括堿基對的 替代、插入和缺失。 在一個典型的酵母基因組中有約30個拷貝的 Ty1型和約 6個 Ty917型元件。另外還有約100個獨立的 δ元件，稱為單獨 δs。 Ty元件 可被轉錄成 2種帶有 poly(A)+的 RNA，其含量占單倍酵母細胞總 mRNA的 5%以上。這兩種 RNA的轉錄都是在左邊 δ元件 內的啟動子中起始，一個在5kb之后終止；另一個在 ，終止子位于右端的 δ序列內。Ty序列 有兩個同向的 開放閱讀框 ，這兩個閱讀框有 13個 氨基酸 的重疊。 TyA序列編碼一個 DNA結合蛋白質。 TyB含有與逆轉錄病毒的逆轉錄酶、蛋白酶和整合酶基因同源的序列。 TyA和 TyB的結構和功能與逆轉錄病毒的 gag和 pol相似。TyA和 TyB是在兩種閱讀框中表達。 TyA蛋白由 TyA讀框編碼，在其末端終止。但 TyB讀框僅表達成為連接蛋白的一部分。通過特殊的移碼 通讀 終止密碼，將 TyA區(qū)域和 TyB區(qū)域融合在一起。順向重復末端Ty元件 的重組似乎是爆發(fā)式發(fā)生，當一個發(fā)生重組會引起一系列重組。在 Ty元件之間的基因改變發(fā)生在不同的位點，結果導致一個元件被另一個 取代 。 Ty元件 提供了一個較小的 同源區(qū)。 此同源區(qū)也就是由宿主系統(tǒng)介導的重組事件的 靶子 。這種重組常導致染色體的損傷。當重組發(fā)生在同一條染色體上的兩個 Ty元件之間時，會導致缺失或倒位；當重組發(fā)生在不同染色體上的 Ty元件之間時會導致更為劇烈的改變。 在同向重復的 δ序列之間的重組能 導致 Ty元件被刪除，存在大量單獨的δ就是這些事件的 印跡。兩個 δ元件 具有相同的序列，但卻表現出對立的結果，在 一端 δ序列的啟動子表現活性 ，而另一端的 δ序列的終止子表現活性 。相似的特點發(fā)現在其他的轉座因子中，包括反轉錄病毒。Ty元件是典型的轉座子，需要通過 RNA中間體進行轉座。檢測 Ty元件轉座的 方法是將一個內含子插入Ty元件中，并將一端的 δ通過堿基取代進行標記。此序列由質粒上的 Gal(β半乳糖苷酶 )啟動子來控制，然后導入到酵母細胞中，轉座的結果酵母的基因組中存在多個拷貝的轉座子，但都沒有內含子。RNA剪接可除去內含子，說明轉座是以逆轉錄病毒相同的機制進行的。 Ty元件轉錄成為能被剪接復合體識別的 RNA。剪接后 RNA又能被逆轉錄酶識別，然后產生雙鏈的 DNA拷貝。 Ty元件與反轉錄病毒的相似之處：① 原來的 Ty元件兩端的 δ序列 是 不同 的，但轉座后的 Ty兩端具有 相同 的 δ序列，如同 LTR。② 轉座是由 Ty元件內的基因控制的。 Gal啟動子用來控制被標記的 Ty元件的轉錄，這個啟動子可通過加入 Gal來 誘導 打開。啟動子的誘導可促進被標 Ty元件的轉座。③ 雖然 Ty元件不產生感染顆粒，但在經誘導發(fā)生轉座的細胞中存在著 Ty病毒樣 顆粒(VLP, viruslike particles) 。它們含有全長的 RNA、雙鏈 DNA、 TyB產物、 TyA的產物 像 gag的前體一樣被剪切產生 VLP成熟核心蛋白質。這使 Ty轉座子和逆轉錄病毒很 相似 。④ 僅有某些 Ty元件在任何酵母基因組中都有活性；大部分沒有轉座能力，這和惰性的內源性前病毒 相似 。由于這些無活性的 Ty元件保留了 δ重復序列 ，這些序列在對活性 Ty元件的產物作出反應過程中提供了 轉座的靶序列 。 果蠅中的反轉錄子 果蠅中存在有與 ，推斷果蠅可能存在 轉座因子 。通過缺失可使一些 不穩(wěn)定的 突變 恢復 為 野生型 ，或者在原來突變位點 兩側 的DNA發(fā)生缺失而得以回復。 這可能是由各種類型 轉座因子 所致，其中包括copia反轉錄子，末知類型的 FB家族和已介紹的 P元件。FB元件兩端為反向重復序列，而 copia兩端為同向重復序列。 Copia元件Copia因子是果蠅的一種 反轉錄轉座子 (retrotransposon或retroposon)，所謂反轉錄轉座子是指通過 RNA為中介，反轉錄成 DNA后進行轉座的可動元件。 copia是反座子研究最多的一個家族。它的名子反映了存在大量密切相關的編碼高豐度 mRNAs的序列。 copia家族是作為各種其他類型元件的一個范例，這些元件并不相關，但 結構和行為 相似。copia的拷貝數是由果蠅的品系決定的，通常是 2060個拷貝。這個家族數量巨大，分布廣泛。在不同品系的果蠅中 copia所在的位置不同。這種差異是在長期進化中形成的。copia元件 長約 5kb，末端帶有 276bp的正向重復。正向重復序列本身的兩端又存反向重復。在插入位點產生一個 5bp的正向重復序列。每個 copia兩端的正向重復序列都是相同的，表明在相關的過程中它們可能相互作用，或者二者都是在轉座中由一祖先元件的一個正向重復序列產生的。和 Ty元件相似，表明與反轉錄病毒的關系。copia序列含有一個長 4227 bp的閱讀框，閱讀框的一部分與反轉錄病毒的 gag和 pol同源。但閱讀框中沒有與反轉錄病毒的 env序列同源的部分，表明 copia和 Ty一樣不能產生病毒樣顆粒。copia的轉錄本是高豐度 poly(A) mRNA，它有完整長度的轉錄本和部分長度的轉錄本兩種形式，它們是在一個末端重復序列的中部起始轉錄的，因此有相同的 5’端。雖然還 缺乏 copia產生轉座的直接證據。但copia有很多與反轉錄病毒結構相似之處，看來 copia必定有一個與反轉錄病毒相關的起源?，F在很難說明它具有多少反轉錄病毒的功能。當然現在知道它可以轉座，但（和 Ty元件的情況相似）沒有證據表明它們有感染能力。FB元件黑腹果蠅中另一個轉座因子家族的成員是 FB（foldback，折回），它具有長度不同的 反向末端重復 序列。有的 FB元件僅由兩個緊密相連的反向重復所構成。而另一些兩端是反向重復序列，中間有非重復的 DNA區(qū)域所構成。所有 FB家族成員雖然其反向重復序列長短各異，但都是 同源的?，F在還不知道 FB元件轉座的能力的來源 。有時兩個不相同的 FB元件可以 協同 轉座一個大片段間插 DNA序列?？赡芤约毦D座子相似的方式轉座。也可能是通過兩個末端的 FB元件使任何 DNA序列折疊成一個單位進行轉座。 轉座作用的遺傳學效應① 轉座引起插入突變；IS、 Tn都可能引起插入突變（轉座頻率 103~108）。插入位點若在一個順反子（cistron)的前端功能基因中，可能造成極性突變（移碼或終止密碼突變）。 IS和 IS2堿基序列中有無義密碼子。極性突變是指減低蛋白質合成速度的突變。只有終止密碼子突變和移碼突變才有極性效應。② 造成插入位點靶 DNA的少量堿基對重復；IS Tn10： 造成 9bp的重復； IS3：造成 3或4bp的重復。 IS4：造成 11bp的重復。③ 轉座產生新的基因；轉座子帶有抗性基因，如抗藥性基因 ampc。可產生兩方面效應：基因的插入突變；出現抗藥基因。④ 供體序列不變如復制型轉座，大部分轉座屬于此類。⑤ 轉座產生的染色體畸變；在一個染色體上甚至不同染色體上若有同一個轉座子的兩個拷貝，通過某種方式的重組后會引起倒位或缺失。⑥ 切除效應：轉座子從原來位置上消失。 準確切除：使原插入發(fā)生恢復突變。 不準確切除：留下轉座子殘跡，產生插入突變，但轉座子標志消失。 轉座子效應的意義① 可使原來距離較遠的基因組合在一起形成一個操縱子。② 將原來兩段分離的 DNA序列連接在一起組成一個新蛋白的基因。③ 啟動子部位的插入，使基因打開或關閉。④ 細胞中存在平衡轉座過程的途徑，避免轉座頻率過高對細胞的影響。⑤ 轉座基因插入時，大多數受體基因被鈍化；但也有被活化的基因；轉座子有自己的啟動子，在轉錄轉座酶時，其它相鄰基因可被轉錄