20世紀(jì)40年代，美國遺傳學(xué)家芭芭拉·麥克林托克（Barbara McClintock）在研究玉米籽粒顏色的遺傳不穩(wěn)定性時(shí)首次發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座現(xiàn)象，并因此榮獲1983年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。轉(zhuǎn)座現(xiàn)象是指一段DNA序列可以從原位上單獨(dú)復(fù)制或斷裂下來，環(huán)化后插入另一位點(diǎn)，并對其后的基因起調(diào)控作用。這段序列稱為“跳躍基因”或轉(zhuǎn)座子。

一般來說，根據(jù)轉(zhuǎn)座方式的不同，將轉(zhuǎn)座子分為“Ⅰ型轉(zhuǎn)座子”和“Ⅱ型轉(zhuǎn)座子”。

Ⅰ型轉(zhuǎn)座子：“復(fù)制-粘貼”模式，RNA polⅡ?qū)⑥D(zhuǎn)座子DNA轉(zhuǎn)錄為mRNA，再反轉(zhuǎn)錄為cDNA，最后在整合酶催化下將其整合到基因組上的新位置。

Ⅱ型轉(zhuǎn)座子：“剪切-粘貼”模式，在轉(zhuǎn)座酶的作用下，Ⅱ型轉(zhuǎn)座子從原來位置上解離下來，重新整合到染色體上。常應(yīng)用于NGS領(lǐng)域的Tn5，也屬于此類轉(zhuǎn)座子。

Tn5轉(zhuǎn)座子是一種細(xì)菌轉(zhuǎn)座子，最早從E. coli中發(fā)現(xiàn)，其序列主要包含四個(gè)組分：

（1）IS50

IS50R和IS50L的序列高度同源。IS50R上的Tnp和Inh分別編碼轉(zhuǎn)座酶（Tnp）和轉(zhuǎn)座抑制因子（Inh），Inh可與Tnp形成多聚體復(fù)合物進(jìn)而抑制Tnp介導(dǎo)的轉(zhuǎn)座；IS50L上的P3和P4則分別編碼Tnp和Inh的無功能形式。

（2）Outside end（OE） sequences

OE序列由19個(gè)堿基組成，可被Tnp所識別，參與整個(gè)Tn5的轉(zhuǎn)座。

（3）Inside end（IE） sequences

IE序列不參與Tn5的轉(zhuǎn)座（OE-OE），僅參與IS50的轉(zhuǎn)座（IE-OE）。

（4）Drug resistance genes

Tn5上的耐藥基因主要有kan、str和ble。

轉(zhuǎn)座發(fā)生時(shí)，兩個(gè)Tnp識別結(jié)合Tn5轉(zhuǎn)座子兩端的OE序列，形成Tnp-OE復(fù)合物，然后兩個(gè)Tnp-OE復(fù)合物通過C端介導(dǎo)互作并形成具有切割DNA能力的Tn5轉(zhuǎn)座復(fù)合體。隨后Tn5轉(zhuǎn)座復(fù)合體利用切割活性，經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)切除供體DNA，離開供體鏈。當(dāng)結(jié)合到靶DNA上時(shí)，復(fù)合體識別并攻擊靶序列（Target site），將轉(zhuǎn)座子插入到靶序列中，粘性末端通過DNA聚合酶、連接酶作用進(jìn)行填補(bǔ)，兩端形成9bp正向重復(fù)序列。整個(gè)轉(zhuǎn)座過程完成了基因從原始DNA被剪切之后粘貼在另一受體DNA的過程，實(shí)現(xiàn)了基因的“跳躍”。

NGS文庫構(gòu)建即把DNA樣本片段化或篩分成指定長度的目標(biāo)序列，再加上寡核苷酸接頭P5、P7（和條形碼Barcode），用于后續(xù)測序上機(jī)。傳統(tǒng)建庫方式需要經(jīng)過DNA片段化、末端修復(fù)、接頭連接、文庫擴(kuò)增、多次純化分選等步驟，耗時(shí)較長，將Tn5用于測序文庫構(gòu)建時(shí)，可將DNA片段化、末端修復(fù)、接頭連接等多步反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)?步反應(yīng)，極大縮短建庫時(shí)間，提高工作效率。

研究發(fā)現(xiàn)，Tn5轉(zhuǎn)座酶可以僅識別OE序列并將其隨機(jī)插入DNA中，完成體外的轉(zhuǎn)座。根據(jù)這一原理，將測序的P5、P7端部分接頭序列（Adapter 1/2）加入OE序列中，Tnp識別含有OE序列的Adapter 1和Adapter 2序列后便可形成Tn5轉(zhuǎn)座復(fù)合體。該復(fù)合體識別受體DNA的靶序列（Target site），切斷受體DNA，并插入攜帶的供體DNA，形成一端帶有P5部分接頭Adapter 1，一端帶有P7部分接頭Adapter 2的DNA，之后通過PCR加上Barcode以及接頭其余部分，形成含P5端與P7端完整接頭的DNA文庫。

圖3 加入Adapters后的Tn5轉(zhuǎn)座復(fù)合體

（1）ATAC-seq，全稱為Assay for Transposase - Accessible Chromatin with highthroughput sequencing，即利用高通量測序檢測轉(zhuǎn)座酶易接近的染色質(zhì)的技術(shù)。真核生物的核DNA緊密纏繞在組蛋白周圍，并經(jīng)過進(jìn)一步的折疊、濃聚形成染色體。當(dāng)DNA進(jìn)行復(fù)制或轉(zhuǎn)錄時(shí)，折疊結(jié)構(gòu)會被打開形成可接近的區(qū)域，ATAC-seq技術(shù)利用Tn5轉(zhuǎn)座酶切割暴露的DNA，使其連接上特異性的Adapters，插入Adapters的DNA片段可被分離出來用于二代測序，從而獲得大量的細(xì)胞系和組織樣本基因表達(dá)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄修飾等的信息。相對其他如MNase-seq，F(xiàn)AIRE-seq和DNase-seq等染色質(zhì)研究方法來說，ATAC-seq具有快速、樣本需求量少、一次性獲得全基因組上的染色質(zhì)開放區(qū)域等優(yōu)勢，在表觀遺傳學(xué)具有廣闊的發(fā)展前景。

（2）LIANTI，全稱為Linear Amplification via Transposon Insertion，即通過轉(zhuǎn)座子插入線性擴(kuò)增，是一項(xiàng)經(jīng)過改良的單細(xì)胞全基因組擴(kuò)增（Whole-genome Amplification, WGA）方法。利用Tn5轉(zhuǎn)座酶結(jié)合LIANTI序列，形成含有T7 promoter的Tn5轉(zhuǎn)座復(fù)合體，復(fù)合體結(jié)合到單細(xì)胞基因組DNA，將DNA隨機(jī)片段化并插入LIANTI轉(zhuǎn)座子。通過T7 promoter的體外轉(zhuǎn)錄，獲得大量線性擴(kuò)增的轉(zhuǎn)錄本，然后經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄得到大量的擴(kuò)增產(chǎn)物，隨后進(jìn)行建庫測序操作。整個(gè)過程僅進(jìn)行線性擴(kuò)增，沒有進(jìn)行指數(shù)擴(kuò)增，大大增強(qiáng)了擴(kuò)增穩(wěn)定性，降低PCR干擾，此外，該技術(shù)使得測量拷貝數(shù)的空間分辨率提高了3個(gè)數(shù)量級（能在千堿基分辨率進(jìn)行微CNV檢測，基因組覆蓋率可達(dá)到97%），助力更有效、更精準(zhǔn)地檢測出更多遺傳疾病。

 珠海舒桐醫(yī)療科技有限公司憑借多年的蛋白表達(dá)純化經(jīng)驗(yàn)，可提供極具優(yōu)勢的Tn5轉(zhuǎn)座酶及Tn5相關(guān)建庫試劑盒——Tn5-DNA Lib Prep kit for Illumina/MGI，助力廣大科研工作者獲得理想的建庫結(jié)果。

Tn5-DNA Lib Prep kit for Illumina/MGI 是針對純化的DNA樣品進(jìn)行快速文庫構(gòu)建的試劑盒。其原理是采用轉(zhuǎn)座酶對DNA進(jìn)行片段化并同時(shí)加上部分接頭序列。與傳統(tǒng)的DNA文庫構(gòu)建方法相比，降低了模板量的需求，減少了對打斷儀器的依賴，且顯著縮短了文庫構(gòu)建時(shí)間。構(gòu)建的文庫經(jīng)質(zhì)檢合格后可直接用于Illumina/MGI平臺測序分析。該試劑盒適用于各類純化的DNA樣品（人，動物，植物，微生物基因組及純化的 PCR 產(chǎn)物）。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程只包括用轉(zhuǎn)座酶進(jìn)行DNA片段化和PCR擴(kuò)增兩個(gè)過程，整個(gè)實(shí)驗(yàn)可在2小時(shí)完成。試劑盒中的每種試劑都經(jīng)過了嚴(yán)格的質(zhì)量控制，保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。

?? 快速：整個(gè)建庫時(shí)間只需要2h；

?? 穩(wěn)定：針對不同雙鏈DNA樣本均可獲得良好建庫結(jié)果；

?? 操作簡單：單管操作，片段化和加接頭反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行；

?? 效率高：專用聚合酶配以精心優(yōu)化的反應(yīng)體系，提升了文庫擴(kuò)增的效率。