转座子 Tol2 的转座机制与转座优势详述
所谓转基因，顾名思义，就是外源基因整合进入宿主基因组，目前哺乳动物系统最常用的转基因技术主要包括Sleeping beauty(SB)，PiggyBac(PB)以及Tol2转座子系列，然而，其中的“明星转座子”当属Tol2！
1、Tol2转座机制
Tol2转座子是Koga等人在日本青鳉鱼中发现，属于hAT转座子家族，全长4682bp，末端分别为17bp和19bp的反向重复序列，包含4个外显子（图1），编码蛋白含有649个氨基酸残基。
Tol2作为一个自主的转座元件，自身可以编码转座酶，且迄今为止，是在脊椎动物中发现的唯一具有自主转座活性的转座子[1]。将转座酶编码区序列部分缺失， 但保留转座酶识别和结合区域序列，Tol2便无法发生自主转座（图1）。
图1 Tol2转座子序列[1]
利用这一特性，可以以外源基因替代转座酶编码序列，构建Tol2转座载体，与转座酶cDNA载体质粒共转入宿主细胞，外源基因便会以“剪切-粘贴”的方式整合入基因组中且不会引起任何靶位点的重排和修饰[2], 如图2.
图2 Tol2转座机制[2]
2、Tol2应用
Tol2转座子具有不定向性，即在基因组中是随机插入，并无序列特异性，那既然Tol2都如此任性了，留之何用呢？
起初，科学家们利用这一特性，将其作为基因捕获和增强子捕获的工具以进行突变体筛选，从而确定机体发育过程中重要功能基因的突变体。但随着科学技术的不断进步，自动化的基因高通量筛选鉴定早已不在话下，以为tol2会就此淘汰？不存在的！如今的tol2转座子依旧在建立稳定基因表达细胞系和转基因大、小鼠的制备等方面发挥着其独特的技术优势。
当然，实践是检验真理的唯一标准，2009年，Zoltán Ivics等[3]就为大家详细阐述了Tol2转座机制在鼠中的应用，具体流程如图3，通过不断地表型筛选，Tol2系统可以用于构建转基因鼠和稳定的基因表达细胞系。
图3 利用Tol2构建转基因鼠和基因表达细胞系[3]
3、Tol2转座优势
与传统的转基因方法相比，Tol2转座子法优势明显，主要表现在以下几方面：
相对更高的转基因效率
不同品系小鼠中，同一转座子的转座效率存在差异，相同品系小鼠中，Tol2较SB、PB在生殖细胞中的转座效率更高[4]，如表1。
表1 不同转座子在生殖细胞中的转座效率
无位点特异性
相较于PB、SB，Tol2转座子靶点的选择性更高，没有明显的位点特异性（8-bp的杂合碱基序列），在染色体上比较倾向整合于基因的5＇端区域[3]，如表2。
表2 SB,PB和Tol2的基因组位点特异性比较
无碱基倾向性
Tol2转座子，插入位点的碱基序列可以不同，没有明显的碱基倾向性[5]。如表3。
表3 Tol2插入位点的碱基倾向性
无过度抑制效应
如下表4所示，随着转座酶与转座子的比例增大，PB转座效率逐渐饱和甚至出现下降趋势，表明过量表达的转座酶会抑制PB的转座反应，即过度抑制效应，但Tol2较之转座效率不受影响， 没有出现抑制效应[6]。
表4 PB，Tol2转座抑制效应比较
除此外，tol2转座无需绝缘子，可携带大片段外源DNA，目前百奥赛图已利用该系统成功将13kb外源DNA片段转入小鼠体内！
好啦，篇幅有限，今日科普到此结束，不过我很快还会再回来的！需要tol2转基因小鼠的各位老板们，百奥赛图等着你哈~~
【参考文献】
[1] Koga A. and Hori H. The Tol2 transposable element of the medaka fish: an active DNA-based element naturally occurring in a vertebrate genome[J]. Genes & Genetic Systems, 2001, 76:1-8.
[2] DNA transposon-based gene vehicles - scenes from an evolutionary drive. J Biomed Sci. 2013 Dec 9;20:92.
[3] Transposon-mediated Genome Manipulations in Vertebrates. Nat Methods. 2009 June ; 6(6): 415–422.
[4] Efficient transposition of Tol2 in the mouse germline. Genetics. 2009 Dec;183(4):1565-73.
[5] A simple and highly efficient transgenesis method in mice with the Tol2 transposon system and cytoplasmic microinjection. Genomics. 2010 May;95(5):306-11.
[6]. Efficient genetic modification and germ-line transmission of primordial germ cells using piggyBac and Tol2 transposons. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Jun 5;109(23):E1466-72.
百奥赛图
百奥赛图基因生物技术有限公司（简称“百奥赛图”），公司总部现位于北京亦庄，在上海张江、江苏海门、美国波士顿设有分公司，同时在武汉、广州、成都等地设有办事处。
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