分類
轉(zhuǎn)座元件，是一種跳躍基因，是指一段DNA序列由基因組的一個(gè)位置跳躍到另一個(gè)位置，由Barbara McClintock教授在大約五十年前發(fā)現(xiàn)。轉(zhuǎn)座子主要包含兩種類型：
一類轉(zhuǎn)座子： retrotransposons，通過RNA的媒介作用，通過RNA的反轉(zhuǎn)錄獲得DNA，從而轉(zhuǎn)移到其他基因組位置。
二類轉(zhuǎn)座子：DNA transposons
如圖所示，人類中90%都是一類轉(zhuǎn)座子，主要一類逆轉(zhuǎn)錄酶來講RNA轉(zhuǎn)換為DNA，然后插入到目的基因組的位置。目前有主要有兩種類型的一類轉(zhuǎn)座子：1.LTR retrotransposons，long terminal repeats，雙末端都是長的重復(fù)序列；2.non-LTR TEs，雙末端缺乏重復(fù)序列。LINE1（L1）和 Alu基因都是 non-LTR；L1元件通常是6 kilobases的長度；相比較而言，Alu元件平均只有幾百核苷酸，因此他們是短穿插轉(zhuǎn)座元件（short interspersed transposable element：SINE），Alu特別多產(chǎn)，起源于靈長類，并在較短的時(shí)間內(nèi)擴(kuò)展到人類每個(gè)細(xì)胞約一百萬個(gè)拷貝；L1在人類中也非常普遍，雖然拷貝數(shù)量不像Alu那么多，但是由于其長度較長因此在人類基因組中占大約15%-17% (Kazazian, H. H., & Moran, J. V. The impact of L1 retrotransposons on the human genome. Nature Genetics 19, 19–24 (1998) ; Slotkin, R. K., & Martienssen, R. Transposable elements and the epigenetic regulation of the genome. Nature Reviews Genetics 8, 272–285 (2007))。這些non-LTR TEs是唯一活躍的轉(zhuǎn)座子類別。 LTR retrotransposons 和DNA轉(zhuǎn)座子只是古老的基因組遺物，不能進(jìn)行基因組跳躍。
結(jié)構(gòu)
逆轉(zhuǎn)座子 Retrotransposons 根據(jù)是否具有編碼逆轉(zhuǎn)座所需的ORF分為自主和非自主類。普通的自主類Retrotransposons 分為(i) LTRs or (ii) non-LTRs。圖上所示的LTR retrotransposons的例子是人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（HERV）；L1是 non-LTRs的例子，包含一個(gè)5' UTR有一個(gè)內(nèi)部啟動子，兩個(gè)開放閱讀框，一個(gè)3' UTR，和一個(gè)polyA信號加上polyA尾。L1的兩側(cè)通常是7-20bp的靶向位點(diǎn)重復(fù)（TSDs）。Alu元件是 nonautonomous retrotransposon的一個(gè)例子，包含兩個(gè)相似的單體，左和右，結(jié)尾一個(gè)polyA尾。圖中括號內(nèi)給出了元件全長的大小。
圖中的一些縮寫：
- inverted terminal repeats (ITRs) 反向末端重復(fù)
- open reading frame (ORF)開放閱讀框
- direct repeats(DRs)直接重復(fù)
- human endogenous retroviruses (HERV) 人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒
- reverse transcriptase (RT) and endonuclease (EN) domains逆轉(zhuǎn)錄酶（RT）和核酸內(nèi)切酶（EN）域
- 5'-untranslated region (5' UTR)
- target site duplications (TSDs) 靶向位點(diǎn)重復(fù)
- poly(A) tail (An) polyA尾
圖片來自：American Association for the Advancement of Science Kazasian, H. H. Mobile elements: drivers of genome evolution. Science 303, 1626–1632 (2004).
自主和非自主的Transposons
1類和2類TE可以是自治的也可以是非自治的。 自治TE可以自行移動，而非自治元素需要存在其他TE才能移動。這是因?yàn)榉亲灾卧鄙俎D(zhuǎn)座所需的轉(zhuǎn)座酶或逆轉(zhuǎn)錄酶基因，因此它們必須從另一個(gè)元件“借來”這些蛋白質(zhì)才能移動。例如，Ac元件是自主的，因?yàn)樗鼈兛梢宰孕幸苿樱鳧s元件是非自主的，因?yàn)樗鼈冃枰狝c的存在才能進(jìn)行轉(zhuǎn)置。
基因除了跳躍還做了什么
人類基因組中大約一半由TE組成，其中很大一部分是L1和Alu逆轉(zhuǎn)座子，這一事實(shí)提出了一個(gè)重要的問題：除了跳躍外，所有這些跳躍基因還做什么？ 轉(zhuǎn)座子的大部分功能取決于它的著陸位置。 如將L1插入VIII因子基因引起血友病時(shí)發(fā)現(xiàn)，落在基因內(nèi)部可導(dǎo)致突變（Kazazian, H. H., et al. Haemophilia A resulting from de novo insertion of L1 sequences represents a novel mechanism for mutation in man. Nature 332, 164–166 (1988) ）。 同樣，幾年后，研究人員在同一個(gè)人的結(jié)腸癌細(xì)胞的APC基因中發(fā)現(xiàn)了L1，但在健康細(xì)胞的APC基因中未發(fā)現(xiàn)L1。 這證實(shí)了L1在哺乳動物的體細(xì)胞中轉(zhuǎn)座，并且該元素可能在疾病發(fā)展中起因果作用（Miki, Y., et al. Disruption of the APC gene by a retrotransposal insertion of L1 sequence in colon cancer. Cancer Research 52, 643–645 (1992)）。
轉(zhuǎn)座子的沉默
與L1相反，大多數(shù)TE似乎是沉默的-換句話說，這些元件不會產(chǎn)生表型效應(yīng)，也不會在基因組中主動移動。至少這是普遍的科學(xué)共識。 一些沉默的TE是失活的，因?yàn)樗鼈兊耐蛔儠绊懫鋸囊粋€(gè)染色體位置移動到另一個(gè)位置的能力。 其他分子則完好無損且能夠移動，但通過表觀遺傳防御機(jī)制（例如DNA甲基化，染色質(zhì)重塑和miRNA）保持失活。 例如，在染色質(zhì)重塑中，對染色質(zhì)蛋白的化學(xué)修飾導(dǎo)致染色質(zhì)在基因組的某些區(qū)域變得狹窄，以致于這些區(qū)域中的基因和TE被沉默，因?yàn)檗D(zhuǎn)錄酶根本無法訪問它們。因?yàn)檗D(zhuǎn)座子的運(yùn)動可能具有破壞性，所以人類基因組中的大多數(shù)轉(zhuǎn)座子序列都是沉默的也就不足為奇了，盡管TE盛行，但該基因組仍保持相對穩(wěn)定。實(shí)際上，研究人員認(rèn)為，在由L1相關(guān)序列編碼的人類基因組的17％中，僅剩余約100個(gè)活性L1元素。此外，研究表明，即使是少數(shù)剩余的活性轉(zhuǎn)座子，也可以通過表觀遺傳沉默以外的多種方式來抑制跳躍。
轉(zhuǎn)座子不并總是具有破壞作用
并非所有的轉(zhuǎn)座子跳躍都會導(dǎo)致有害作用。實(shí)際上，轉(zhuǎn)座子可通過促進(jìn)基因組序列的易位，外顯子的改組和雙鏈斷裂的修復(fù)來驅(qū)動基因組的進(jìn)化。插入和轉(zhuǎn)座也可以改變基因調(diào)控區(qū)和表型。轉(zhuǎn)座子增加遺傳多樣性的能力，以及基因組抑制大多數(shù)TE活性的能力，導(dǎo)致平衡，使轉(zhuǎn)座因子成為所有攜帶這些序列的生物中進(jìn)化和基因調(diào)控的重要組成部分。
