Science：跳躍基因如何找到目標？

　　為了了解轉座子如何形成基因組，極其重要的是，要發現它們定向整合（targeted integration）背后的機制。最近，來自法國國家健康與醫學研究院病理學實驗室的研究人員，與法國CEA-Saclay和美國一個實驗室合作，確定了兩種蛋白質之間的相互作用，是一個轉座子整合到酵母基因組中一個特定區域所必不可少的。這些研究結果發表在五月一日的《科學》（Science）雜志，強調了這些可移動DNA序列在生物進化與適用中的作用，及其對于基因治療的潛在價值。

　　轉座子是基因組內能夠移動的DNA序列，也稱作跳躍基因，因為它們能夠在基因組范圍內移動而給有機體遺傳完整性和穩定性造成一種巨大的危險，這些轉座子曾經被認為是基因寄生序列。它們代表了相當一部分基因組，在進化中扮演重要的角色。通過整合到DNA中，這些轉座子可能有助于基因組的可塑性，有可能引發新的細胞功能。相反，它們也可能導致危及細胞生存的基因突變。它們的整合通常發生在特定的基因較少區域，在那里它的危害是最小的。目前，這個定向整合的可能機制仍然知之甚少。延伸閱讀：科學家發現“跳躍基因”有助防治疾病。

　　這項研究的作者把重點放在釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的TY1反轉錄轉座子，以探究整合位點是如何被確定的。Ty1將自身整合到比基因組規模更小的一個區域，位于特定基因的上游，都由RNA聚合酶III轉錄（Pol III）酶復合物轉錄。使用Pol III作為誘餌，研究人員發現，這一復合物的其中一個蛋白質——AC40，可與Ty1編碼的蛋白質相互作用，從而使逆轉錄轉座子整合。進一步的分析表明，這種相互作用對于轉座子的定向整合，是至關重要的。事實上，含有來自另一酵母種的一個蛋白質（功能上類似于AC40，但不與Ty1相互作用）的細胞中，逆轉錄轉座子總是有效地插入到基因組中，但很少插入到它平常的靶位點。

　　因此，本研究發現了一種機制，可移動DNA序列通過這一機制發現其靶標。研究還指出了當不存在這種控制機制時，序列會整合到基因組的哪個區域。逆轉錄轉座子優先插入到染色體末端的區域。這些區域所包含的基因家族，在正常情況下是不必要的，但對于酵母適應環境的變化是必需的。此外， RNA聚合酶III的表達——決定著Ty1的定向插入，依賴于環境條件。因此，這些結果支持這一假設——轉座子的移動性，通常是激活的以響應環境壓力，促進基因組的重組，使酵母適應環境的變化，從而提高它們的生存。

　　除了基礎研究所取得的進展，闡明Ty1整合機制也有利于基因治療，其使用來自逆轉錄病毒的載體將基因轉移到細胞中。像逆轉錄病毒一樣，這些載體通常整合到基因較豐富的區域，在那里它們可能有致突變作用。像Ty1這種轉座子的性能，可用來指導它們整合到基因組更安全的區域，從而降低基因轉移載體的影響。