同源重组

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1、DNA分子的断裂和重新连接导致遗传信息的重新组合，称为重组〔recombination〕。重组的产物称为重组DNA〔recombinantDNA〕，所有的DNA都是重组DNA。由于重组，一个DNA分子的遗传信息可以和另一个DNA分子的遗传信息结合在一起，也可以改变一条DNA分子上遗传信息的排列方式。DNA重组广泛存在于各类生物中，说明重组对物种生存具有重要意义。通过重组实现基因的重新组合使物种能够更快地适应环境，加快进化的过程。此外，DNA重组还参与许多重要的生物学过程，比方重组在DNA损伤修复和突变中发挥重要作用。第一节：重组DNA重组包括

2、同源重组〔homologousrecombination〕和位点特异性重组〔site-specificrecombination〕。同源重组是更为普遍的一种重组机制，它可以发生在任何两种具有相同或相似序列之间，涉及到两个DNA分子在相同区域的断裂和重新连接。位点特异性重组发生在DNA分子特定的序列之间，需要特异性的蛋白质识别并催化特异序列之间的重组。位点特异性重组发生的几率相对较小。一、同源重组〔homologousrecombination〕同源重组〔homologousrecombination〕发生在两个同源DNA分子之间。真核细胞减数

3、分裂过程中，同源染色体彼此配对，同源染色体DNA片段发生交叉与互换。这是发生在真核生物中的同源重组。同源重组在接合、转导或转化后外源DNA整合到细菌基因组中。RobinHolliday提出的遗传重组模型是人们从分子水平上认识重组的根底。FirstMeioticInterphase(cellscontain4NDNAcontent)Bivalentsisterchromatidsalignwitheachother,thisactistermedsynapsis.Synapsedsisterchromatidsaretermedasynapto

4、nemalcomplex)Figure5-55,page185两条同源DNA分子彼此并排对齐，相互配对DNA中两个方向相同的单链在DNA内切酶的作用下,在相同位置上同时切开。在切口处发生链的交换，形成所谓的连接分子〔jointmolecule〕，也称Holliday结构〔Hollidaystructure〕。分支点可以发生移动，称为分支迁移〔branchmigration〕，分支迁移的结果是在两个DNA分子中形成异源双链区〔heteroduplex〕。1.Hollidaymodel链交换所形成的连接分子必须进行拆分，才能形成两个独立的双链分子

5、。这需要再产生两个切口。反响结果要看切开的是哪一对链，如果切口发生在当初未切的两条链上，那么原来的4个链就全被切开，就会释放出剪接重组DNA(splicerecombinantDNA)分子。如果切口发生在当初被切的两条链上，连接分子拆分后将形成补丁重组体〔patchrecombinant〕。分开的两个DNA分子除保存了一段异源双链DNA外，均完整无缺。因此，连接DNA分子无论如何拆分，所形成的两个独立的DNA分子总有一段异源双链区，但是异源双链区两侧的重组未必同时发生。SynapsedchromatidsRecombinationjointH

6、eteroduplexDNAABB’A’ABA’B’ABB’A’HollidayintermediatesABB’A’ABA’B’AB’A’BEndonucleasesaka.resolvases(e.g.RuvC)ProductsbeforeDNArepairHollidayIntermediate(seePhotoinLehningerpg962)Termed“patchrecombinants〞2.Meselson-RaddingMatthewMeselson和CharlesRadding对Holliday模型进行了修改。Hollida

7、y模型要求在两个并排对齐的同源DNA分子的对应位点形成单链切口，从而产生游离的单链末端。然而，在Meselson-Radding遗传重组模型中，仅在一个双螺旋上产生单链切口。利用切口处3’-OH合成的新链把原有的链逐步置换出来，使之成为以5’－P为末端的单链区。随后游离的DNA单链侵入另一条DNA双螺旋中，取代它的同源单链并与其互补链配对形成异源双链区，被置换的单链形成D－环〔D-loop〕。D－环单链区随后被切除,两个DNA分子在DNA连接酶的作用下形成Holliday交叉。与Holliday不同，此时只在一条DNA分子上出现异源双链区。如

8、果发生分支迁移，在两条双螺旋上均出现异源双链区。随后发生的连接分子的拆解与Holliday模型一样。3.重组的双链断裂模型DNA双链断裂〔double-standb