NGS建库神器 | 转座酶建库全流程拆解，5分钟看懂！

转座是指可移动遗传因子（转座子）在基因组内部或不同基因组间随机移动导致的遗传物质重排现象。该现象由Barbara McClintock于1944年在玉米研究中首次发现，其成果获得1983年诺贝尔生理学或医学奖。转座子广泛分布于原核及真核生物中，基因组的非编码区中包含大量转座子。粪肠球菌基因组的25%，果蝇基因组的15%，人类基因组的45%。

图1.转座子的发现

逆转录转座子（或称Ⅰ类转座子）
DNA转座子（或称Ⅱ类转座子）

图2.转座子的类型

转座子导致基因的编码序列、调控序列发生缺失或者插入突变，从而改变靶基因或者邻近基因的表达。部分转座子中含有强启动子，可以驱动邻近基因的表达。转座子之间的重组还可能导致DNA的缺失、倒转、扩增或者交叉互换，从而影响基因的表达。转座子的复制型转座导致基因组的碱基数量不断增大。部分起源于转座子的重复序列已经演化为基因表达调控因子结合位点、蛋白编码序列、甚至是新的基因。如RAG1基因即起源于Transib超家族的DNA转座子。

转座酶建库的核心原理基于转座酶的“剪切-粘贴”机制，以Tn5转座酶为例，其通过识别转座子末端的19bp嵌合序列（Mosaic End, ME），形成同源二聚体复合体。该复合体在Mg2?或Mn2?催化下，对双链DNA进行交错切割，产生双链断裂，同时将携带测序接头序列的转座子片段插入断裂位点。此过程将DNA片段化与接头连接整合为一步反应，显著简化传统建库流程。插入后，DNA片段两端形成含部分接头序列的缺口，需通过聚合酶延伸补平，再经PCR扩增引入完整测序接头（如P5/P7）和样本特异性条形码（Index）。转座酶的随机插入特性确保基因组覆盖的广泛性，而其偏好性可通过优化反应条件（如转座酶浓度、DNA片段大小）降低。该技术已广泛应用于全基因组测序、ATAC-seq（染色质可及性分析）及单细胞转录组测序等领域，极大提升了高通量测序的效率与灵活性。

图3.转座酶建库原理(网图侵删)

图4.转座酶建库实验流程