感謝芭芭拉·麥克克林塔克的發現，讓我們知道原來玉米基因體裡面有所謂的「轉位子」（transposon）。這些轉位子在基因體裡面「跳躍」，當它們嵌入到產生色素的基因時，就會影響到色素的產生，導致玉米失去色素，產生「花花綠綠」的玉米。
但是，不論是轉位子或是反轉位子，它們在基因體中並不會隨便亂跳的。它們會辨認特殊的序列（或許可以這麼說：它們是會選擇「風水寶地」的），有些還會與特定的宿主蛋白質互動。
所以，到底它們是怎樣獲取「看風水」的能力的呢？最近的一個研究發現，關鍵可能就是在它們的「嵌入酶」（integrase）上。
研究團隊使用了TAL1和EVD這兩個阿拉伯芥的反轉位子。會選擇它們是因為，它們都屬於ALE4家族的G8群組，但是TAL1偏好嵌入到著絲粒區域，而EVD則偏好嵌入到基因富集區域。
另外是，因為它們是同一家族的同一組，所以這兩個反轉位子的嵌入酶長得蠻像（整體相似度81.3%）。
為什麼對嵌入酶特別感興趣呢？首先，它是負責嵌入反應的關鍵酵素，直接參與DNA切割和連接反應；其次，過去在反轉錄病毒（如HIV）的研究中發現，它的突變會改變病毒的嵌入位置偏好。
他們觀察這兩個反轉位子的嵌入酶，發現它們有兩個區域：一個是保守的核心區域（IN1），另一個是較多變的C端區域（IN2）。這種結構模式，是否也在暗示有功能分工的可能性呢？
從這兩個圖可以看到，IN1（上圖）非常相像，而IN2（下圖）則非常不像。
於是，他們做了TAL1和EVD的各種嵌合體結構，包括交換IN1與IN2。測試發現，交換IN2區域會改變嵌入的偏好，而交換IN1區域則不會。這個發現意味著，決定嵌入特異性（「看風水」的能力）的關鍵區域在IN2。
在確定IN2是關鍵區域後，他們決定還要進一步分析IN2區域，看看能不能把「看風水」的能力更進一步縮小到幾個、甚至一個胺基酸。
結果他們發現，有一個位點對「看風水」的能力特別重要。這個位置如果是R，就會比較中意著絲點區域；如果是K，就會比較愛基因富集區域。
也就是說，TAL1的R892K突變會讓它表現得像EVD，而EVD的K854R突變也會讓它變得比較像TAL1。
不過，EVD的K854R突變並沒有完全轉變成像TAL1那樣的模式，而是一種混合的模式：在近著絲粒區域（pericentromeric regions）有最高的嵌入率，但是在著絲粒區域只有少量的嵌入，與原始的EVD和TAL1都不同。這個發現意味著，決定嵌入的專一性（「看風水」的能力）的因素比預期要複雜。
當然，這兩個反轉位子裡面的TAL1，還會與宿主的蛋白質互動。他們發現，TAL1的嵌入位置與著絲粒特異性組蛋白CENH3的分布區域高度重合。當他們高度表現CENH3時，TAL1的嵌入區域也相應擴大。
所以，透過交換不同的區域，研究團隊發現這兩個嵌入酶的序列特異性，是由它們的IN2區域決定。而且這個區域裡面的K854/R892特別重要。有意思的是，這兩個反轉位子的嵌入酶的序列相似度高達81.3% （ 在 1,442個胺基酸裡面有1,172是相同） 。但是，在IN2區域的相似度卻比較低。
這讓我想到我自己當年的博士論文。當時我從一個名叫RB69的噬菌體中找到兩個與DNA複製有關的蛋白質「gp44」與「gp62」。因為RB69其實與T4是同一個家族，所以我們比較了一下RB69的這兩個基因與T4的有多像。
結果發現，gp44的相似度達到88%，gp62的相似度來到83%。那時想，這麼像，應該沒戲啦。
沒想到，當我們想要用RB69的gp44與T4的gp62組團（它們本來就會形成一個複合體），這樣的「混雙」卻幾乎沒有活性。
於是我就去看這兩個蛋白質的序列比較，結果發現gp62的N端長得不像，而gp44的C端也長得不像。後來，我們也製作了嵌合體，把gp62的N端互換，也把gp44的C端互換，然後發現，決定它們能不能組成有活性的複合體的區域，就是在這些不像的地方。不過，我們雖然也想找找那個胺基酸比較重要，但是找了幾個都看不出來，所以就只能這樣啦。
只可惜，我畢業以後，指導教授就沒有把這部分的故事寫出來了。看到人家上了Nature，真的覺得蠻羨慕的，不過這大概就是一人一種命吧。
參考文獻：
Tsukahara, S., Bousios, A., Perez-Roman, E. et al. Centrophilic retrotransposon integration via CENH3 chromatin in Arabidopsis. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08319-7
