突變、DNA修復與重組
位點特異性重組(site-specific recombination)
同源重組需要長長的匹配序列,並且幾乎能在它們對齊的任何地方發生。位點特異性重組在精神上恰恰相反:它是一種受控的切割與重接,只發生在由專門的酶所識別的、短而確定的DNA序列處。它不太像一般的修復過程,更像是在基因組中兩個精確「地址」之間進行的可編程拼接。
一種專門的酶,即位點特異性重組酶,識別某一段特定的短序列——它的識別位點——無論它出現在何處;該酶結合兩個這樣的位點,在二者處都乾淨地切斷DNA骨架,交換斷端,再重新封合,全程不丟失也不增加哪怕一個鹼基。結局取決於兩個位點的排列方式:同一分子上方向一致的位點會使二者之間的DNA環出並被刪除,方向相反的位點會使那段序列翻轉(倒位),而位於兩個獨立DNA分子上的位點則使它們融合。經典的Cre-lox和FLP-FRT系統正是這樣工作的。
細胞和病毒把它用於要求精確的工作。λ噬菌體通過位點特異性重組,把自己的基因組整齊地整合進宿主染色體上一個選定的位點;一些細菌則把一段DNA來回翻轉,以開啟或關閉某些基因。同一套機器也已成為實驗室的主力:通過在一個基因周圍放置識別位點,研究者可以在選定的組織、選定的時間刪除、倒置或激活它——這是普通重組無法提供的、對基因組的外科手術般的控制。
在Cre-lox系統中,Cre重組酶找到兩個短的loxP位點。若二者方向相同,Cre便把它們之間的DNA環出並刪除;若二者方向相反,則把那段DNA翻轉過來。
兩個確定的地址、一種專門的酶,以及一次不丟鹼基的精確交換。
位點特異性重組與CRISPR基因組編輯不同。重組酶只在它自己固定的識別序列處發揮作用;它無法像可編程核酸酶那樣被瞄準任意目標。
又稱
另見