概述
細菌體內編碼抗藥性(例如抗四環素和青黴素)的基因存在於質粒中。質粒與細菌染色體之間幾乎沒有什麼同源性。然而帶有這樣質粒的細菌,其抗藥性基因偶而也會出現在細菌染色體中或菌體內噬菌體的後代中。顯然這是一種沒有同源性的重組作用的後果。這種抗藥性基因定居在新的基因組中後,還能繼續遷移(例如從細菌DNA到另一個質粒等)。當然,這並不是常見的現象,其機率在一百萬次細胞分裂中還可能不到一次,但是由於其帶有抗藥性基因,很容易被檢查出來。用電子顯微鏡技術(檢查有無異源雙鏈)和用限制酶分析均可發現有新的DNA序列的插入。這種不依靠同源性而能移動的DNA節段即稱為轉位因子(transposableelements)。已知轉位因子的大小為750-40000bp。轉位因子的發現是70年代末分子生物學發展中的大事,成了人們關注和研究的中心問題。
許多轉位子兩端的IS具有完全相同的反向(或同向)重複順序。但亦有些Tn兩端IS不完全相同,從而引起其功能各異。例如Tn10兩端的IS(右側IS10R,左側為IS10L)即不完全相同。在IS10兩端的反向重複順序長22bp。這個22bp的反向重複即是轉位酶所賴以識別的位點,因而為轉位反應所必須。由於IS10R和IS10L的反向重複不完全相同,所以IS10R是Tn10轉位所必須,而IS10L的轉位活性卻僅為IS10R的1-10%(目前估計IS10R和IS10L之間約有2.5%的差異)。此外,Tn10所需靶序列(同向重複序列)亦有特異性。這個9bp的同向重複中有6bp在靶序列中是對稱排列的,並且是共同順序(consensus)。
5’-NGCTNAGCN-3’
3’-NCGANTCGN-5’(N為任意鹼基對)
特點
靶序列和共同順序愈相似,則轉位的頻率愈高。很可能轉位酶需要同時識別末端反向重複和靶序列二者方能發揮作用。
IS10R有兩個啟動子,一個是POUT,另一是PIN。這兩個啟動子轉錄方向相反,即其各自的開放讀框(openreadingframe,ORF),是在不同的DNA鏈上。只有PIN所轉錄的ORF才是轉位酶的基因。控制轉位的作用的頻率顯然對細胞是很重要的,每個轉位子都有控制它自己轉位頻率的機制,而轉位酶的產量常為關鍵。Tn10合成的轉位酶的量很低。PIN負責轉位酶基因的轉錄,而POUT卻引起相鄰的宿主DNA的轉錄(這就是為什麼Tn10可引起其鄰近的細菌基因表達的原因)。
有人發現,當用人工方法引入一個帶有多考貝IS10R的質粒進入宿主細菌時,Tn10在宿主染色體上的轉位作用即被抑制,這種現象稱為“多考貝抑制現象”。這種抑制作用有賴於POUT的存在。多考貝抑制並非抑制轉位酶基因的轉錄,而是抑制其翻譯。這是由於PIN和POUT轉錄本在其5’端有約36bp的重疊。因為POUT是(比PIN)更強的啟動子,故產生較大量的OUTRNA,後者能和INRNA互補配對,從而阻止了轉位酶的翻譯。
此外,IS10引起的轉位作用是和DNA複製周期相關的,這是因為在複製時可出現上文提到的“半甲基化狀態”。