科學月刊 1983年12月168期  林仁混

跳躍基因之分子面貌

利用最近發展出來的基因複殖(gene cloning)技術,已能將麥克琳杜克30年前發現的跳躍基因加以詳細的分析(見圖三、四)。

Ac-Ds系統被研究較為詳細。Ac(activator)是一種自動調節的基因,當它轉移到某一基因附近就可調節該基因的 活性。同時Ac也可使另一種基因稱為Ds(dissociator)轉移,結果引起染色體之斷裂及異常。Ds可插入玉米的shrunken(Sh)基因座 而引起Sh→sh之突變。在Sh基因座的基因負責合成蔗糖合成以促進澱粉之合成。1982年,布爾(B. Burr)與布耳(F. A. Burr)利用野生型玉米所製造的蔗糖合成m-RNA以製備cDNA,這些包括I-333、Ps+38、Ps+7、R1-Bg13及Pvu55。這些cDNA可當作Sh基因座之探針以尋找Ds插入的位置(如圖二箭頭所示)。利用各種約束(restriction enzyme)將Ds element切下來,就較大的DNA加以分析,其結果如表三所示。由此顯示Ds sh突變型之Ds基因之長度為20~22kb。這些Ds elements插入Sh基因座後就可引起突變,由此推論,若能移去此e1ements,則sh→Sh(野生型)。麥克琳杜克曾分離出四種Ds誘發的突變 型。經分析結果,兩個突變型是在Sh基因座靠近轉錄區插入約20kb之外來DNA(Ds sh-6258、Ds sh-6795), 但另外兩種突變型則在Sh基因之5'-端插入,如圖三所示(Ds sh 5933、Ds sh 6233)。另外有一種迴變型(revertant)(Ds sh-m6795)在插入的DNA分子上發生很大的重排(rearrangement),再度恢復Sh基因之表現能力。這些突變型與迴變型之約束譜(restriction map)如圖三所示。

苦盡甘來─跳躍基因帶來之光明遠景

今天在生物學界,麥克琳杜克之跳躍基因說已居一穩固地位。其應用之大之廣已令人注目。現就其大者略述如下:

一、細菌對抗生素之抗藥力(drug resistance)可借助跳躍基因加以迅速傳播給相鄰的細菌。此種傳播媒介現在已有很多時髦名稱如transposon、insertion sequence(IS)、episome等等。這些觀念與現象皆與麥克琳杜克在1951年所稱的transposable element吻合。

二、跳躍基因在癌細胞之轉形作用(transformation)可能也有很重要的啟示。依目前對癌基因 (oncogene)之研究,已知該基因之表現可經下列幾個機制:(一)在癌基因前加入LTR(long terminal repeat unit,是一種基因表現的promoter或enhancer),此時LTR則類似麥克琳杜克所指的transposable element(或Ac)。 (二)將癌基因放在表現亢進的基因後方,此時,癌基因本身宛如transposable element。(三)癌基因可經由各種致癌因素如化學致癌物、放射線及病毒等之作用而引起突變與致癌作用。此外癌基因亦可由mutator gene之作用引起突變,此種例子尚待發現。此時之mutator gene則為麥克琳杜克所指的dissociator(Ds)基因也。

三、細胞之分化(cellular differentiation)是目前生物學上的重大課題,基因的轉移被認為是引起分化或加速分化的很大動力。吾人已知基因功能之改變是引起分化之憑 藉,在諸多改變之步驟當中乃以轉移最為強大有力。一些參與轉移之基因群,從廣義看來,即是麥克琳杜克所指之跳躍基因也。

熬過漫漫長夜,即是燦爛的黎明。麥克琳杜克博士在1980年後,名利如雪片飛來,應接不暇。1981年她榮獲拉斯可醫學獎 (Albert Lasker Basic Medical Research Award),獎額15,000美元與以色列Wolf Foundation獎,獎額50,000美元。同年被推選為芝加哥Mac Arthur Foundation之研究員,終其一生,每年可獲免稅薪俸60,000美元。

她對這些名利之到來,無可奈何的表示「我並不是很會收集身外之物的人」,但她的確也開始以新車代步,並搬進了設備較佳的新居。

對於諾貝爾獎的處理,她對新聞記者表示,還沒有想過,甚至她也不知有多少(據悉今年的諾貝爾醫學獎高達190,000美 元)。這位八十一高齡的科學家最關心的事仍然是她的研究對象玉米園的工作。她說:「在我熟悉的玉米田裡工作,便是我最快樂的事情。有了這種工作,我真不願 意停頓下來,有時我真捨不得把時間用在睡眠上。我想不出有比玉米田工作更快樂的事情。」據時代雜誌記者的形容,麥克琳杜克似乎很捨不得暫時離開她喜愛的玉 米田而去瑞典領取諾貝爾獎哩!

參考資料

1. B. McClintock, "Chromosome organization and gene expression", Cold Spring Harbor Symposia on Quant. Biol., 16:13~17, 1951.

2. B. McClintock,"Controlling elements and the gene", Cold Spring Harbor Symposia on Quant. Biol., 21:197~216, 1956.

3. C. Wallis,"Modern Mendel", Time, 37~38, October 24, 1983.

4. B. Burr and F. A. Burr, "Ds controlling elements of maize at the shrunken locus are large and dissimilar insertions", Cell, 29:977~986, 1982.

5. 林仁混 癌基因的回顧與展望 青杏 第五十六期 103~107頁 民國七十一年

6. 林仁混 癌基因之多種面貌 青杏 第五十七期 151~155頁 民國七十二年

 

http://203.68.20.65/science/content/1983/00120168/0006.htm

創作者介紹
創作者 tigerbittern 的頭像
tigerbittern

tigerbittern

tigerbittern 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣( 381 )