轉(zhuǎn)座是指可移動遺傳因子（轉(zhuǎn)座子）在基因組內(nèi)部或不同基因組間隨機(jī)移動導(dǎo)致的遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象。該現(xiàn)象由Barbara McClintock于1944年在玉米研究中首次發(fā)現(xiàn)，其成果獲得1983年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。轉(zhuǎn)座子廣泛分布于原核及真核生物中，基因組的非編碼區(qū)中包含大量轉(zhuǎn)座子。糞腸球菌基因組的25%，果蠅基因組的15%，人類基因組的45%。

圖1.轉(zhuǎn)座子的發(fā)現(xiàn)

逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子（或稱Ⅰ類轉(zhuǎn)座子）
DNA轉(zhuǎn)座子（或稱Ⅱ類轉(zhuǎn)座子）

圖2.轉(zhuǎn)座子的類型

轉(zhuǎn)座子導(dǎo)致基因的編碼序列、調(diào)控序列發(fā)生缺失或者插入突變，從而改變靶基因或者鄰近基因的表達(dá)。部分轉(zhuǎn)座子中含有強(qiáng)啟動子，可以驅(qū)動鄰近基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)座子之間的重組還可能導(dǎo)致DNA的缺失、倒轉(zhuǎn)、擴(kuò)增或者交叉互換，從而影響基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)座子的復(fù)制型轉(zhuǎn)座導(dǎo)致基因組的堿基數(shù)量不斷增大。部分起源于轉(zhuǎn)座子的重復(fù)序列已經(jīng)演化為基因表達(dá)調(diào)控因子結(jié)合位點、蛋白編碼序列、甚至是新的基因。如RAG1基因即起源于Transib超家族的DNA轉(zhuǎn)座子。

轉(zhuǎn)座酶建庫的核心原理基于轉(zhuǎn)座酶的“剪切-粘貼”機(jī)制，以Tn5轉(zhuǎn)座酶為例，其通過識別轉(zhuǎn)座子末端的19bp嵌合序列（Mosaic End, ME），形成同源二聚體復(fù)合體。該復(fù)合體在Mg2?或Mn2?催化下，對雙鏈DNA進(jìn)行交錯切割，產(chǎn)生雙鏈斷裂，同時將攜帶測序接頭序列的轉(zhuǎn)座子片段插入斷裂位點。此過程將DNA片段化與接頭連接整合為一步反應(yīng)，顯著簡化傳統(tǒng)建庫流程。插入后，DNA片段兩端形成含部分接頭序列的缺口，需通過聚合酶延伸補(bǔ)平，再經(jīng)PCR擴(kuò)增引入完整測序接頭（如P5/P7）和樣本特異性條形碼（Index）。轉(zhuǎn)座酶的隨機(jī)插入特性確?；蚪M覆蓋的廣泛性，而其偏好性可通過優(yōu)化反應(yīng)條件（如轉(zhuǎn)座酶濃度、DNA片段大?。┙档?。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于全基因組測序、ATAC-seq（染色質(zhì)可及性分析）及單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序等領(lǐng)域，極大提升了高通量測序的效率與靈活性。

圖3.轉(zhuǎn)座酶建庫原理(網(wǎng)圖侵刪)

圖4.轉(zhuǎn)座酶建庫實驗流程