转座子的起源和存在的意义是什么?

如题所述

有人这么描述转座子:基因组从出现就一直在经历一场和转座子及逆转录病毒的战争。真核生物的基因组到处是这场战争留下的疤痕,比如人类的基因组有45%的内容都跟转座子有关。
起源问题留给更专业的人来回答,要说到存在的意义,我来讲几个植物里的故事吧。
1. 转座子和孟德尔的豌豆
大家应该都记得孟德尔豌豆的黄圆绿皱吧?其中「皱」这个性状就和转座子有关,这个研究在1990年1月发表于《Cell》杂志「2」。我们当年再学高中生物的时候,一般把这个位点称为R/r, 它代表「皱」(rugosus), 它是隐形的,所以只有当两个等位基因都是r的时候,表型才会是「皱」。控制这个性状的基因是一个淀粉分支酶 (starch-branching enzyme, SBEI),这个基因被克隆后,发现在表型为「皱」的rr植物里,这个基因都有一个0.8kb的转座子插入,这个转座子和玉米里的Ac/Ds比较类似。这个插入就会导致淀粉分支酶SBEI失活,从而影响到种子里淀粉,脂类,以及蛋白质的代谢, 最终导致了「皱」的表型。
黑色部分就是转座子的插入。
2. 转座子与酿酒葡萄:卡本内 (Cabernet),霞多丽(Chardonnay)和奥山红宝石(Ruby Okuyama)
葡萄的颜色主要是由花青素 (anthocyanins)决定的,而花青素的合成主要由一些Myb相关基因控制,比如VlmybA1-1, VlmybA1-2, VlmybA2。关于葡萄颜色的研究又是一篇Science
我们把紫色的卡本内 (Cabernet)当作野生型来看的话,一个叫做Gret1的LTR反转录转座子插入了这个Vvmby1A基因,这个功能缺失突变就导致了绿葡萄的产生,比如霞多丽 (Chardonnay)。 之后的一次Gret1的重排事件导致了表型的部分恢复,这个事件就导致了另一种红颜色葡萄的出现,比如奥山红宝石 (Ruby Okuyama)。

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第1个回答  2017-11-22

转座子属于LTR反转录转座子,它插入在Ruby基因的上游,导致Ruby会在低温条件下表达。奈维林娜 (Navalina)是一种脐橙,这种橙子带有未被转座子插入的Ruby基因,在果肉里只会微量的表达,而塔罗科血橙 (Tarocco), 转座子正好插入了Ruby编码序列的上游,这个转座子为Ruby提供了一个新的启动子,使其可以在果肉里表达,从而导致了其果肉更深的颜色。同时,这个启动子还会受到低温调控,所以这个基因表达会受到温度的影响。在摩洛血橙 (Moro)里,一个在LTR间的重组使得Ruby的表达量更大,所以Maro的颜色也就更深了。
有意思的是,转座子的插入事件在中国独立起源的血橙Jingxian里独立的发生过,其结果同样是花色苷在果肉里的特异性表达,转座子不同,但插入的位点以及导致的结果是一样的。

第2个回答  2017-11-22

1.病毒来自于细胞,但不是起源于细胞的退化,而是细胞的武器。细胞之间的竞争通过针对性的病毒实现,只需要得到对方的特异抗原或者受体即可。相应的编码病毒蛋白的基因也因而存在于细胞之中。类似于现在免疫里面的多个基因组合,细胞也这样造病毒。
2.病毒的发展经历了囊泡,蛋白,核酸阶段。起初是向外分泌小泡包被酶杀伤别的细胞,后来是蛋白毒粒(比如朊粒),接着是无包被的核酸之后才是今天的病毒样式。核酸中的演化顺序是RNA到DNA和逆转录两支。
3.通过整合病毒基因组,被攻击的细胞能获取一定抗打击能力。
4.这种整合中产生了转座子。带有病毒的特征片段,在细胞中经过修饰整合所以两端有转移序列。5.逆转录病毒利用了转移序列与细胞整合RNA病毒时的逆转录酶而产生,是他们的制造者也没有预料到的。这里武器失控,干掉了原来很多细胞,且留下的细胞因为竞争压力减小逐渐向消耗少不产生病毒的方向演化。6.逆转录病毒也是产生转座子的重要原因。

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