執行轉座功能的酶,通常由轉座子編碼,識別轉座子兩端的特異序列,能把轉座子從相鄰序列中脫離出來,再插入到新的DNA靶位點,無同源性要求。
轉座子包括兩端的反向重復序列和中間的轉座基因。反向重復序列是轉座酶結合的位置,中間的轉座基因就是基因間來回跳躍的基因片段。
Tn5 全長約5.8kb,由編碼三個抗生素(新黴素、博萊黴素、鏈黴素)的核心序列和兩條倒置的IS50 序列組成,其中IS50R和IS50L的序列高度同源,只有IS50L的壹個堿基存在突變。IS50具有19bp的倒置末端(外末端outsideend,OE和內末端inside end,IE),兩倒置末端有7個bp不同,此倒置末端是轉座酶(Tnp)的作用位點。IS50L和IS50R均含有編碼轉座酶(TnP)以及轉座阻遏蛋白(lnh)的基因,但由於IS50L中的堿基突變,造成翻譯提前終止,所以僅有IS50R可以產生正常的有活性的TnP和lnh。
轉座發生時,兩個轉座酶分子結合到Tn5轉座子的OE末端,形成兩個Tnp-OE復合體,隨後兩個復合體聯會,末端相互作用而二聚體化,形成由壹個二聚體蛋白質和兩分子DNA組成的聯會復合體。形成該聯會復合體後,Tnp才具有切割DNA的活性。形成這種結構有利於協同Tn5 DNA 鏈的切割和轉移,有利於防止Tnp只對轉座子DNA鏈的壹端進行切割。結合在左末端的Tnp負責催化右末端的磷酸二酯鍵水解,而結合在右末端的Tnp負責催化左末端的磷酸二酯鍵水解。活化Tn p水分子,此活化的水分子水解DNA鏈,在Tn5的兩末端分別形成兩個3’-OH親核基團,該親核基團進而攻擊互補鏈形成發夾結構。隨後另壹活化的水分子水解該發夾結構, 形成平末端的Tn5,整個聯會復合體離開供體鏈,並結合到靶DNA上。Tn5的3’-OH親核攻擊靶序列,在轉座子插入位點之間形成9bp的粘性末端,轉座子的3’-OH同靶DNA的5’-P之間形成***價鍵,轉座子就插入到靶序列之中。在DNA 聚合酶的作用下補平缺口,轉座子的兩端形成9 bp的正向重復序列。整個轉座過程完成了基因從原始DNA被剪切之後粘貼在另壹受體DNA 的過程,實現了基因的“跳躍”(如圖)。
ATAC-seq也即Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing,是利用轉座酶探究可接近性染色質高通量測序技術。