突變、DNA修復與重組

霍利迪連接體(Holliday junction)

/ HOL-ee-day /

當兩條DNA雙螺旋在重組中交換鏈時,它們會經過一個美麗而關鍵的中間體:霍利迪連接體。設想兩條雙鏈DNA分子並排躺著,再想像每條各有一條鏈交叉過去、與對方的螺旋配對。結果就是一個X形、四臂的連接體,兩條螺旋被交換的鏈在物理上連在一起。它以羅賓·霍利迪命名,他於1964年提出了這一構想。

使這個連接體不只是一個靜止交叉的,是它能移動。鏈交叉的那一點可以沿著配對的DNA滑動——這一過程稱為分支遷移——把一條螺旋的鏈拉鏈般合上,同時把另一條拉開,從而延長被交換的DNA長度。要完成重組,這個連接體最終必須被稱為解離酶的酶切開、即解離。關鍵在於,有兩種切法,它們決定了結局:一種切法讓兩側的DNA保持原來的排列(只換進一小段序列),另一種切法則交換長長的兩側臂,產生真正的交叉互換,把連接體之外的一切都對調過來。

因此,霍利迪連接體是同源重組在物理上的核心,無論是在DNA修復中,還是在減數分裂時洗牌染色體的交叉互換中。兩種解離的選擇,解釋了重組為何有時只是補進一段被糾正的序列、有時卻在父母雙方的拷貝之間對調整段染色體臂。霍利迪連接體最初只是紙上的一個假說,後來才被直接觀察到,證實了一個早在觀測工具出現之前就被提出的模型。

兩條螺旋由交叉的鏈連成一個X。交叉點可以沿鏈滑動(分支遷移),而解離酶如何切開這個X,決定了兩側的長臂是否被對調(即是否發生交叉互換)。

一個可移動的四向交叉,切開的方式決定重組的結局。

霍利迪連接體是一種瞬時中間體,而非DNA的穩定形態。它只在重組過程中存在,必須被解離,染色體才能乾淨地分開。

又稱
Holliday structurefour-way junction霍利迪连接体霍利迪交叉