柳天任，宋 磊

（上海師范大學生命科學學院，上海 200234）

水平基因轉(zhuǎn)移（HGT）極大地促進了細菌物種的進化［1］.通過眾多的可移動遺傳元件，如質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子、噬菌體或基因島（GEIs）橫向獲得和傳播的基因占細菌基因組重要的一部分［2］.基因島是水平基因轉(zhuǎn)移獲得的基因片段，能夠使細菌迅速得到大量且復(fù)雜的，與適應(yīng)相關(guān)的功能基因，從而賦予其進化的優(yōu)勢［2］.這些片段有的能夠自主移動，有的不能［3］.接合轉(zhuǎn)座子（CTns）是一種常見的可移動基因島，通過接合從供體轉(zhuǎn)移到受體［4］.接合轉(zhuǎn)座子及其攜帶的功能基因的水平傳播是細菌基因組的維持和進化，以及抗生素抗性傳播的主要驅(qū)動力［5-6］.其中，Tn916是最早被發(fā)現(xiàn)且研究最深入的接合轉(zhuǎn)座子之一［7-8］，其結(jié)構(gòu)和功能、轉(zhuǎn)移和擴散，以及危害和應(yīng)用被研究者們廣泛關(guān)注.

1 接合轉(zhuǎn)座子

原核生物的遺傳多樣性很大一部分是通過從其他生物體中獲取基因序列而得到的［1］.這種在不同生物個體之間，或單個細胞之間所進行的遺傳物質(zhì)的交換被稱為水平基因轉(zhuǎn)移［1］.水平基因轉(zhuǎn)移常見的機制是轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)和接合轉(zhuǎn)移.原核生物的水平基因轉(zhuǎn)移產(chǎn)物通常是基因島、質(zhì)粒和噬菌體等［2］.可移動的基因島能夠從基因組中自主切除，形成環(huán)狀中間體，為轉(zhuǎn)移入新的宿主做好準備，又可以重新整合進入原有基因組，使染色體結(jié)構(gòu)達到動態(tài)平衡.常見的可移動基因島包括接合轉(zhuǎn)座子［3］、整合和接合元件（ICEs）、整合質(zhì)粒［9］和原噬菌體等［10］.接合轉(zhuǎn)座子通過其包含的可移動遺傳元件［4］，如轉(zhuǎn)座酶和切除酶，從供體基因組中切除，產(chǎn)生約6 bp不匹配的雙鏈環(huán)狀結(jié)構(gòu)［11］，再利用其內(nèi)部的功能性接合模塊（通常與Ⅳ型分泌系統(tǒng)相關(guān)［12-13］）介導(dǎo)自身向其他細胞的轉(zhuǎn)移，隨后該環(huán)狀結(jié)構(gòu)的特定位點與受體基因組中相匹配的位點之間發(fā)生重組，使其整合進受體基因組中［3］.接合轉(zhuǎn)座子，如Tn916和Tn1545［14-15］，在受體基因組中的整合位點常常與其在供體基因組中的整合位點有差異［4］，主要用于傳播各種抗生素抗性基因（ARGs）.

2 Tn916

Tn916是第一個被報道的接合轉(zhuǎn)座子，首先在肺炎鏈球菌（Streptococcus pneumoniae）的數(shù)個菌株中被發(fā)現(xiàn)［16］，隨后又在糞腸球菌菌株DS16中被命名［17］.Tn916是一種18 kb堿基大小、宿主范圍廣泛的接合轉(zhuǎn)座子［18］，有些存在于其他更大的可移動基因島中［19-20］，有些則被插入其他基因片段，從而形成新的接合轉(zhuǎn)座子［21-23］.它編碼四環(huán)素抗性，轉(zhuǎn)座和轉(zhuǎn)移都獨立完成［17］，可以整合到質(zhì)?；蛩拗魅旧w的不同位點（能夠產(chǎn)生多個拷貝）［15，17］.后來的研究顯示，Tn916家族是最典型的接合轉(zhuǎn)座子家族，大小在16～23 kb［18，24］.Tn916家族中都含有相似的接合轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和重組模塊［25］.

2.1 結(jié)構(gòu)與功能

Tn916的DNA序列和遺傳分析表明，它由4個功能模塊組成，即重組模塊、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)模塊、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的輔助功能模塊（四環(huán)素抗性基因tet（M））和接合轉(zhuǎn)移模塊［5，26-27］（圖1）.

圖1 Tn916的功能模塊

2.1.1 重組模塊

重組模塊位于Tn916元件的3'端（圖1），這個模塊通常包含具有轉(zhuǎn)座酶特點的整合酶基因int（整合和切除所需）和切除酶基因xis（重組反應(yīng)的方向性所需，通常促進切除）［24，26］.整合酶或切除酶單獨過表達對Tn916切除頻率沒有影響，只有當整合酶和刪除酶一起過表達時，切除頻率才會增加，表明這兩種蛋白的表達存在協(xié)同效應(yīng)［28］.其中整合酶是切除過程中的決定要素，而切除酶起協(xié)助作用［29］.整合酶引起Tn916末端的雙鏈斷裂及供體DNA的連接［30］，整合酶包含3個功能域：臂結(jié)合域、核心DNA結(jié)合域和催化域［11］.整合酶的臂結(jié)合域以對稱的方式分別與attB和attP中的反向重復(fù)序列（IRs）結(jié)合，核心DNA結(jié)合域插入每個IRs內(nèi)部的主凹槽中，催化域則主要與外部的主凹槽相互作用［11］.這些相互作用有助于整合酶識別IRs及其邊界序列［11］.偶聯(lián)序列處的堿基翻轉(zhuǎn)使DNA雙螺旋的間距增加，且DNA骨架的幾何形狀及氫鍵模式被極大改變，解開了偶聯(lián)序列的DNA雙螺旋［11］.由于DNA骨架的柔性，使不同堿基對個數(shù)的偶聯(lián)序列可以容納在整合酶四聚體的中心［11］.Tn916中的切除酶則是重組方向性因子（RDFs）［31］.RDFs是小的帶正電荷的DNA結(jié)合蛋白，通過影響DNA結(jié)構(gòu)或DNA-蛋白質(zhì)相互作用，輔助整合酶的切除并抑制其整合作用［32-33］.

2.1.2 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)與輔助功能模塊

轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)模塊與輔助功能模塊位于重組模塊的上游（圖1）.Tn916的轉(zhuǎn)錄調(diào)控模塊與重組模塊密切相關(guān)，該模塊由orf5～10和orf12組成（orf是開放閱讀框，open reading frame），這一模塊是高度保守性的［26，34-35］.tet（M）（輔助調(diào)控模塊）則位于轉(zhuǎn)錄調(diào)控模塊中，其轉(zhuǎn)錄在Tn916切除和整合的調(diào)節(jié)中起重要作用［26］.RNA聚合酶停留在orf12的轉(zhuǎn)錄終止子形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)后，Tn916中的大部分轉(zhuǎn)錄物終止于orf12［26］.orf7和orf8可自我激活，從而促進下游重組模塊的轉(zhuǎn)錄和表達［26］，并在Tn916元件環(huán)出后增強環(huán)狀中間體中位于重組模塊下游的接合轉(zhuǎn)移模塊的轉(zhuǎn)錄和表達，為其轉(zhuǎn)移做好準備［31，35］.orf9位于orf7和orf8的上游，具有相反的轉(zhuǎn)錄方向，正常表達會產(chǎn)生抑制orf7和orf8轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)蛋白［26，35］.這種調(diào)節(jié)模塊對細菌的進化有重要意義，它提高了細菌在抗生素環(huán)境下的生存率.同時，也可能對細胞有不利影響，因為其有利于Tn916的轉(zhuǎn)移并消耗了細胞中大量的RNA［26］.該模塊確保Tn916只在最佳時間移動（在四環(huán)素或其他限制細胞轉(zhuǎn)錄因素的應(yīng)激情況下），而當缺乏選擇性壓力時，它對宿主的負擔最小化，這可能導(dǎo)致Tn916的穩(wěn)定性增加［26］.

2.1.3 接合轉(zhuǎn)移模塊

orf13～24是Tn916所必需的接合模塊［36］.orf20的基因產(chǎn)物是松弛酶（relaxase），結(jié)合在orf20和orf21之間，orf20上游的轉(zhuǎn)移起始位點（oriT）上，對一條鏈進行切割，并與orf22和orf23編碼的解旋酶形成復(fù)合體，共同完成Tn916環(huán)狀中間體的滾環(huán)復(fù)制，并將環(huán)狀中間體的一條鏈轉(zhuǎn)移到受體細胞中［5，37-38］.整合酶也可以與oriT結(jié)合［37］，這可能對Tn916的流動性進行控制［26］.orf18則編碼一種抗限制性蛋白，可能保護Tn916免受宿主限制性系統(tǒng)的攻擊，并幫助其他接合轉(zhuǎn)座子在宿主基因組中穩(wěn)定存在［39-40］.接合轉(zhuǎn)移模塊還應(yīng)包含編碼供體上用于接合的表面蛋白受體的基因，但至今未被準確鑒定.

2.2 Tn916樣的水平轉(zhuǎn)移機制

Tn916從供體中的插入位點上被切除，形成環(huán)狀中間體，通過滾環(huán)復(fù)制，利用元件編碼的接合機制使一條鏈轉(zhuǎn)移進入合適的受體中，隨后在供體和受體中分別合成互補鏈，兩條雙鏈DNA分別整合到各自的細胞基因組中［7］.Tn916的水平轉(zhuǎn)移有3個特征：（1）重組底物（即線狀Tn916元件的側(cè)翼、環(huán)狀中間體和受體基因組中的整合位點）之間的低序列同源性；（2）自然存在的環(huán)狀中間體中偶聯(lián)序列的多樣性；（3）Tn916中整合酶的綁定位點富含AT堿基的序列［11］.

2.2.1 切除

Tn916的整合酶對切除和整合都是必需的，切除酶則刺激切除，但不是必需的，并抑制其整合［29］.在切除過程中，整合酶在元件的兩端都進行交錯切割，在每一端留下約6 bp長的單鏈突出端，這個片段被稱為偶聯(lián)序列，如圖2（a）所示［28］.偶聯(lián)序列并不同源，也不相互堿基配對，它們共價連接產(chǎn)生環(huán)狀轉(zhuǎn)座中間體，形成凸出的異源雙鏈DNA，如圖2（b）所示［28，41］.切除了Tn916的宿主DNA也被重新連接.attL和attR（結(jié)合位點，attachment site，att）分別位于Tn916左側(cè)和右側(cè)，它們重組產(chǎn)生attP（在環(huán)狀中間體中）和attB（在宿主染色體中）［28］.切除酶對Tn916從革蘭氏陽性宿主中的切除是必需的，而在革蘭氏陰性宿主中能顯著增加切除頻率［28，42］.切除酶與Tn916左端的結(jié)合提高了切除頻率，而與Tn916右端的結(jié)合則降低了切除頻率［42-43］，因此，當切除酶在Tn916元件右端的結(jié)合比整合酶的結(jié)合更緊密時，Tn916能夠穩(wěn)定整合在細菌基因組中［42］.在細菌基因組內(nèi)不存在Tn916的情況下，基因組中的attB可能是未插入Tn916的整合位點，也可能是Tn916切除后形成的新整合位點，具體是哪種情況，目前還沒有方法能夠辨別［24］.

圖2 Tn916的水平轉(zhuǎn)移機制.綠色雙線代表Tn916元件保守序列；深藍色箭頭代表其反向重復(fù)序列；黑色雙環(huán)代表受體和供體基因組；紅色、黃色、淺藍和紫色雙線或單線代表偶聯(lián)序列.（a）Tn916位于供體基因組中；（b）切除；（c）接合轉(zhuǎn)移；（d）單鏈環(huán)狀中間體的復(fù)制；（e）整合

2.2.2 轉(zhuǎn)錄調(diào)控

Tn916的tet（M）對切除和整合的調(diào)節(jié)起重要作用［26］.tet（M）編碼的核糖體保護蛋白具有三磷酸鳥苷（GTP）酶活性，當GTP存在時，該蛋白顯著降低核糖體對四環(huán)素的親和力，從而解除四環(huán)素對蛋白質(zhì)合成的抑制［44-45］.在沒有四環(huán)素的情況下，由于帶電的轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）分子缺乏，降低了核糖體的移動速度，使其落后于前方的RNA聚合酶，從而形成orf12轉(zhuǎn)錄終止子的tet（M），orf7～10［26］.通過tet（M）增強的轉(zhuǎn)錄會產(chǎn)生orf9的反向mRNA，從而降低了orf9的表達，使得下游orf7和orf8的轉(zhuǎn)錄抑制被解除［26，34］.更多的orf7和orf8產(chǎn)物促使轉(zhuǎn)錄延伸至整合酶和切除酶之間或之外，導(dǎo)致整合酶活性增加，增加Tn916元件從宿主基因組中的切除頻率［26，35］.這種調(diào)節(jié)機制被細胞轉(zhuǎn)錄衰減所促進［34］.當被切除的Tn916環(huán)化時，orf7也可以增強另一端的接合轉(zhuǎn)移基因的轉(zhuǎn)錄［31，35］.低濃度的四環(huán)素能增加Tn916重組和轉(zhuǎn)移所需基因簇的轉(zhuǎn)錄，從而提高其切除頻率［31］.有趣的是，對于不同的插入位點，Tn916切除和接合的量以及四環(huán)素的刺激量是不同的［46］.當tet（M）蛋白濃度增加到一定程度時，大多數(shù)核糖體解除四環(huán)素的抑制，細胞整體翻譯速率又將恢復(fù)到原來的水平，從而帶電tRNA分子將變得更少［26］.這將導(dǎo)致翻譯orf12的核糖體再次落后于RNA聚合酶，形成終止子結(jié)構(gòu)，從而減少tet（M）的轉(zhuǎn)錄和Tn916的環(huán)出［26］.當四環(huán)素處于高濃度的時候，Tn916轉(zhuǎn)錄和翻譯迅速被提高，而后又迅速下降［26，34］.

2.2.3 接合轉(zhuǎn)移

當Tn916從染色體上切除后發(fā)生環(huán)狀化時，接合基因就被完全表達［47-48］.接合基因編碼供體上的表面蛋白復(fù)合體［7］，使供體與受體緊密接觸，隨后形成接合通道［49］.在接合過程中，供體和受體緊密接觸，單鏈DNA通過交配孔，以滾環(huán)復(fù)制（RCR）的相似機制轉(zhuǎn)移到受體內(nèi)，如圖2（c）所示［7］.接合轉(zhuǎn)移模塊編碼的解旋酶能解開Tn916元件的雙鏈結(jié)構(gòu)，松弛酶與復(fù)制起點oriT共價結(jié)合（確保整個Tn916序列在接合轉(zhuǎn)移過程中被嚴格保護），切割單鏈DNA［5，37］.隨后，松弛酶結(jié)合到切口鏈的5’端，游離的3’端被釋放，充當DNA聚合酶合成DNA的引物，以啟動RCR［50］.Tn916松弛酶的N末端含有一個螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)域，這個結(jié)構(gòu)域在許多松弛酶同源物中是保守的，且對促進松弛酶對oriT的正確識別和切割是必需的［5］.解旋酶促進松弛酶切后環(huán)狀中間體雙鏈的解旋，使用無切口鏈作為模板，在環(huán)狀中間體周圍利用DNA聚合酶進行復(fù)制，將有切口鏈釋放為單鏈線狀DNA［50］.松弛酶與進行轉(zhuǎn)移的單鏈DNA保持結(jié)合，并與Tn916編碼的偶聯(lián)蛋白相互作用，將單鏈線狀DNA靶向移動到供體與受體之間形成的交配孔，介導(dǎo)其與供體的接合分泌系統(tǒng)結(jié)合（對革蘭氏陽性細菌的接合分泌系統(tǒng)知之甚少，其與IV型分泌系統(tǒng)T4SS沒有明顯相關(guān)），將單鏈線狀DNA轉(zhuǎn)移到受體細胞中［31，49］.當DNA聚合酶返回oriT時，松弛酶再次切割oriT以終止無缺口鏈的合成，在一系列切割與重新連接事件之后，DNA連接酶連接無缺口鏈形成供體中閉合的無突起的雙鏈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，單鏈線狀DNA則完全轉(zhuǎn)移進入受體，由酶連接其5’端和3’端，形成單鏈環(huán)狀中間體［50］.

2.2.4 單鏈環(huán)狀中間體的復(fù)制

單鏈環(huán)狀DNA轉(zhuǎn)移到受體細胞后，就成為DNA聚合酶的模板，以重新構(gòu)建雙鏈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，如圖2（d）所示［50］.單鏈環(huán)狀中間體中的功能性單鏈復(fù)制起點（sso）位于orf19和orf18之間，它能啟動DNA的合成［5］.通過引物酶的啟動和DNA聚合酶的延伸，利用DNA聚合酶去除引物并合成相應(yīng)的DNA片段，最后DNA連接酶連接，從而以單鏈DNA為模板合成雙鏈DNA［50］.

2.2.5 整合

attP和attB之間的重組事件導(dǎo)致Tn916整合到宿主染色體中，如圖2（e）所示［31］.關(guān)于Tn916的轉(zhuǎn)移，最令人困惑的可能是其整合酶如何在DNA底物之間沒有明確序列同源性的情況下對Tn916進行切除和整合，這是Tn916在極其多樣的細菌中能夠傳播的關(guān)鍵［11］.Tn916可以整合到宿主基因組的多個位點［15］，優(yōu)先選擇富含腺嘌呤和胸腺嘧啶（AT）的區(qū)域［51］，其整合不會復(fù)制目標位點［7］，隨后對Tn916的研究表明，其attP和attB中偶聯(lián)序列兩端的反向重復(fù)序列是AT堿基對豐富區(qū)［29］.RUBIO-COSIALS等［11］對Tn916同源轉(zhuǎn)座子Tn1549的研究表明，反向重復(fù)序列中的第一個和第二個堿基之間（5’-TT-3’）是其整合酶的作用位點.整合酶在attP和attB中交錯切割，打開了attP和attB序列，并使其共價連接產(chǎn)生Holliday交叉中間體［11］.整合酶再次切割并連接attP和attB中的第二條鏈，使Holliday交叉中間體解體，使Tn916整合進入受體基因組［11］.整合酶與環(huán)狀中間體所形成的DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體中，整合酶C端與整合相關(guān)的結(jié)構(gòu)域處于非活性狀態(tài)，當整合酶找到合適的整合位點時，該區(qū)域被激活，從而使Tn916成功整合進受體基因組中［11］.在整合過程中，由于attP和attB中偶聯(lián)序列的差異，使被插入的Tn916兩端分別形成凸起的不配對區(qū)域，如圖2（e）所示，隨后通過受體DNA復(fù)制，兩端的異源雙鏈DNA分離，消除了不配對區(qū)域，于是供體中Tn916一側(cè)的偶聯(lián)序列來自于受體DNA，另一側(cè)的偶聯(lián)序列是Tn916引入的［7］.切除該Tn916可以恢復(fù)整合前的該區(qū)域序列，或使受體DNA中的偶聯(lián)序列被Tn916引入的偶聯(lián)序列取代［7］.

2.2.6 細胞內(nèi)的非復(fù)制型轉(zhuǎn)座

Tn916中整合酶的識別區(qū)域由兩段AT豐富的反向重復(fù)序列夾約6 bp的偶聯(lián)序列構(gòu)成，對偶聯(lián)序列具有非常低的特異性要求［52］，所以從基因組中環(huán)出的Tn916元件，可以在整合酶的驅(qū)動下整合回基因組中，滿足其識別要求的各種位點.

2.3 Tn916于細菌門內(nèi)的擴散

Tn916具有非常廣泛的宿主范圍，如各種低G+C含量的革蘭氏陽性和陰性菌［18］.在革蘭氏陰性菌，如奈瑟氏球菌（Neisseria）［53］、梭形桿菌（Fusobacterium）、嗜血桿菌（Haemophilus）［54］，及在革蘭氏陽性菌，如糞腸球菌（Enterococcus）、葡萄球菌（Staphylococcus）［55］、李斯特菌（Listeria）［56］等中，發(fā)現(xiàn)了Tn916及其相關(guān)元件.Tn916既可以在細胞內(nèi)轉(zhuǎn)座，也可以在細胞間轉(zhuǎn)移［7］.轉(zhuǎn)移機制也可能出現(xiàn)特殊情況，例如，宿主范圍廣泛的Tn916不能從“死胡同”宿主乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）轉(zhuǎn)移到枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、糞腸球菌（Enterococcus faecalis）和化膿性鏈球菌（Streptococcus pyogenes）中［57］，其原因可能是Tn916中重組模塊的突變或宿主的限制性修飾的作用［58］.

2.4 Tn916水平轉(zhuǎn)移的預(yù)防及其應(yīng)用

抗生素在畜禽業(yè)中廣泛應(yīng)用于畜禽的疾病控制.據(jù)估計，30%～90%的應(yīng)用抗生素不能被動物消化或代謝，而是以其原始形態(tài)隨動物糞便和尿液排泄到環(huán)境中［59］，這使得它們成為抗生素和抗生素抗性基因的重要儲存庫［60］.四環(huán)素類抗生素是我國最常用的獸用抗生素之一［61］，這促進了攜帶tet（M）的Tn916的傳播，加劇了該類抗生素抗性基因?qū)Νh(huán)境的污染.我國研究人員發(fā)現(xiàn)，廢水和糞便逐級處理會降低多種抗生素的濃度，使包括tet（M）在內(nèi)的抗生素抗性基因也隨之減少，以阻斷Tn916的傳播［61］.還有研究者認為，復(fù)合微生物制劑能夠有效減少堆肥中包括tet（M）的抗生素抗性基因的含量，但其使用還可能存在風險［62］.宏基因組數(shù)據(jù)則指出應(yīng)當規(guī)范現(xiàn)今抗生素的使用，以最大限度地減少抗藥性傳播［63］.同時，還需要嚴格執(zhí)行傳染病控制措施、抗菌藥物規(guī)范管理和定期One Health流行病學監(jiān)測研究，以監(jiān)測和遏制抗生素抗性的增加［55］.

通過對Tn916的研究，證明了整合與接合元件能夠在細菌之間傳播抗生素抗性.其中，Tn916在多種細菌中被用作插入誘變的工具，包括鏈球菌等革蘭氏陽性菌［64］，及大腸桿菌、嗜血桿菌等革蘭氏陰性菌［65］.人們甚至可以將Tn916轉(zhuǎn)移進入支原體Mycoplasma hominis中［66］.同時，Tn916還被用于動員其他遺傳元件，如將非接合質(zhì)粒pC194，pUB110導(dǎo)入蘇云金桿菌（Bacillus thuringiensis）中［67］.到目前為止，人們在Tn916和其家族元件上，發(fā)現(xiàn)了多種具有廣泛宿主范圍的重要臨床相關(guān)抗性基因，如四環(huán)素抗性、紅霉素（erm）抗性、萬古霉素（van）抗性、氯霉素（cat）抗性、卡那霉素（kan）抗性基因等.這些抗性基因在很大程度上阻礙了抗生素對某些傳染病的療效，如用四環(huán)素治療的感染性心內(nèi)膜炎和霍亂，用紅霉素治療的淋病和呼吸道感染，用萬古霉素治療的敗血癥和肺部及皮膚軟組織感染，用氯霉素治療的傷寒和副傷寒，用卡那霉素治療的肺炎、腹腔感染和豬氣喘病等.只有充分了解Tn916結(jié)構(gòu)與功能，才能有效去除耐藥菌中的Tn916和其家族元件，以提高抗生素的療效及治療某些“超級細菌”導(dǎo)致的強感染病癥.

3 Tn916家族

Tn916家族都由4個功能模塊組成，即重組模塊、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)模塊、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的輔助功能模塊和接合轉(zhuǎn)移模塊［26］，這4個模塊經(jīng)常會發(fā)生變化.Tn916家族元件以重組模塊中的整合酶和切除酶協(xié)同作用機制是極為相似的［68］.由Tn916衍生出的家族元件數(shù)量眾多，如Tn916S，Tn917，Tn2009，Tn2017，Tn5276，Tn5393，Tn6000，Tn6002，Tn6003，Tn6079，Tn6087，Tn6815，Tn6816和SpnRi3erm等.Tn916家族元件的接合轉(zhuǎn)移模塊和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)模塊中常會插入外來基因，如Tn6002在接合轉(zhuǎn)移模塊中插入了erm（B）抗性基因［21］；Tn6003插入了包含erm（B）和aphA抗性基因在內(nèi)的MAS（大環(huán)內(nèi)酯類-氨基糖苷類-鏈絲菌素）元件［69］；Tn6816插入了真核生物逆轉(zhuǎn)錄酶基因ltrA［70］；Tn6000插入了孤獨甲基化酶基因、抗限制性基因、結(jié)瘤偶蹄桿菌（Dichelobacter nodosus）的毒力相關(guān)基因和某些真核基因［71］；Tn2009在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)模塊中插入了mef（E）抗性基因［72］；Tn2017插入了erm（B）和mef（E）抗性基因［73］；Tn6815插入了erm（B）抗性基因和轉(zhuǎn)座酶基因，同時它還是在Tn916的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)模塊中插入了Tn917后形成復(fù)合元件［70，74］.Tn916家族元件的輔助功能模塊常常被其他抗生素抗性基因所取代，如SpnRi3erm中的tet（M）抗性基因被erm（B）抗性基因取代［69］；Tn6079中的被erm（T）和tet（L）抗性基因取代［75］；Tn916S和Tn6000中的被tet（S）抗性基因取代［71，76］.除了抗生素抗性基因外，輔助功能模塊還可加入其他功能基因，如具有季銨化合物防腐劑抗性基因qrg的Tn6087［77］，具有重金屬抗性tmexCD1-toprJ1外排泵基因的Tn5393［78］，和具有乳酸鏈球菌素抗菌基因nisA和sacA的Tn5276［79］.除了細胞間的接合轉(zhuǎn)移，Tn916家族元件還可以在細胞內(nèi)進行轉(zhuǎn)座，或轉(zhuǎn)移到其他可移動的遺傳元件內(nèi)［12］.

4 結(jié)論與展望

以Tn916為代表的接合轉(zhuǎn)座子由重組模塊、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)模塊、輔助功能模塊和接合轉(zhuǎn)移模塊組成，其中的重組模塊和接合轉(zhuǎn)移模塊在Tn916家族中具有高同源性.重組模塊中的整合酶和切除酶介導(dǎo)接合轉(zhuǎn)座子在供體基因組中的切除與其環(huán)狀中間體的形成，和在受體基因組中的整合.轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)模塊和輔助功能模塊協(xié)同作用，在不同濃度的抗生素環(huán)境下調(diào)節(jié)接合轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)錄，影響其切除和轉(zhuǎn)移效率.接合轉(zhuǎn)移模塊編碼的蛋白則開啟并延伸供體中環(huán)狀中間體的滾環(huán)復(fù)制，介導(dǎo)其單鏈DNA向受體的接合轉(zhuǎn)移，并在受體中再次形成雙鏈環(huán)狀中間體.Tn916家族的接合轉(zhuǎn)座子對其整合位點中偶聯(lián)序列的特異性要求極低，導(dǎo)致其在細菌界分布廣泛，這給人們的生活和生物技術(shù)的發(fā)展帶來了極大的影響.隨著細菌全序列基因組測序的爆炸式發(fā)展，研究Tn916的多樣性和分布，及其對細菌適應(yīng)性的影響會更加順利.尋找其他影響整合酶和切除酶的調(diào)控因子和其作用機制是未來比較重要的工作，因為它們決定了接合轉(zhuǎn)座子整合和切除之間的動態(tài)平衡.此外，對Tn916接合轉(zhuǎn)移機制的研究迫在眉睫.