一、同源重组机制
原理么?同源重组(HomologusRecombination)是指发生在姐妹染色单体(sisterchromatin)之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。
同源重组需要一系列的蛋白质催化,如原核生物细胞内的RecA、RecBCD、RecF、RecO、RecR等。
以及真核生物细胞内的Rad51、Mre11-Rad50等等。
同源重组反应通常根据交叉分子或holiday结构(HolidayJunctureStructure)的形成和拆分分为三个阶段,即前联会体阶段、联会体形成和Holiday结构的拆分。
同源重组反应严格依赖DNA分子之间的同源性,100%重组的DNA分子之间的重组常见于姐妹染色体之间的同源重组,称为HomologousRecombination,而小于100%同源性的DNA分子之间或分子之内的重组,则被称为HemologusRecombination。
后者可被负责碱基错配对的蛋白如原核细胞内的MutS或真核生物细胞内的MSH2-3等蛋白质“编辑”。
同源重组可以双向交换DNA分子,也可以单向转移DNA分子,后者又被称为基因转换(GeneConversion)。
由于同源重组严格依赖分子之间的同源性,因此,原核生物的同源重组通常发生在DNA复制过程中,而真核生物的同源重组则常见于细胞周期的S期之后
二、同源重组与特异位点重组的异同
同源重组:在真核生物减数分裂过程中,同源染色体之间的基因交换,称为同源重组。
同源重组存在于所有生物,不同来源或不同位点的DNA,只要存在同源区段,都可以进行重组。
位点特异性重组:1.重组也只发生在同源的短序列的范围之内,需要位点特异性的蛋白质分子参与催化。
2.重组的蛋白不是rec系统而是int等,如噬菌体l在宿主上的整合与切除,免疫球蛋白的基因的重排。
3.发生精确的切割、连接反应,DNA不失去、不合成。
4.解释了动物体内抗体多样性的原因
三、同源重组的基因敲除
基因敲除(geneknockout),是指对一个结构已知但功能未知的基因,从分子水平上设计实验,将该基因去除,或用其它顺序相近基因取代,然后从整体观察实验动物,推测相应基因的功能。
这与早期生理学研究中常用的切除部分-观察整体-推测功能的三部曲思想相似。
基因敲除除可中止某一基因的表达外,还包括引入新基因及引入定点突变。
既可以是用突变基因或其它基因敲除相应的正常基因,也可以用正常基因敲除相应的突变基因。
基因敲除是80年代后半期应用DNA同源重组原理发展起来的一门新技术。
80年代初,胚胎干细胞(ES细胞)分离和体外培养的成功奠定了基因敲除的技术基础。
1985年,首次证实的哺乳动物细胞中同源重组的存在奠定了基因敲除的理论基础。
到1987年,Thompsson首次建立了完整的ES细胞基因敲除的小鼠模型。
此后的几年中,基因敲除技术得到了进一步的发展和完善。
基因敲除的技术路线如下:(1)构建重组基因载体﹔(2)用电穿孔、显微注射等方法把重组DNA转入受体细胞核内﹔(3)用选择培养基筛选已击中的细胞﹔(4)将击中细胞转入胚胎使其生长成为转基因动物,对转基因动物进行形态观察及分子生物学检测。
基因敲除的靶细胞目前最常用的是小鼠ES细胞。
基因敲除的技术路线虽不复杂,但由于高等真核细胞内外源DNA与靶细胞DNA序列自然发生同源重组的机率非常低,约为百万分之一,要把基因敲除成功的细胞筛选出来是一件非常困难的工作。
因此,同源重组的筛选和检测就成了基因敲除技术所要解决的关键问题。
目前已有多种筛选方法,其中1988年犹它大学的Capecchi教授的研究组发展的正负双向选择系统适用范围宽且效率较高。
四、非同源重组和同源重组区别
非同源重组和同源重组区别在于重组的DNA序列来源不同、重组的影响不同。
1、重组的DNA序列来源不尘侍同:同源重组是指发生在同一染色体或同源染色体上的DNA重组,在同源重组过程中,重组的DNA序列来源于同一染色体或同源染色体上的两个不同区域,例如,同源重组可以发生在同一染色体上的姐妹染色单体之间,或者在同源染色体之间进行,非同源重组是指发生在来自不同染色体或非同源染色体的DNA之间的重组,在非同源重组过程中,重组的DNA序列来源于不同染色体或非同源染色体的两个不同区域,例如,非行兄拍同源重组可以发生在不同染色体上的同源序列之间。
2、重组的影响不同:同源重组通常不会影响染色体的数量和基因组的大小,但会导致某些基因型的变异和基因重组,同源重组对于物种的进化和遗传多样性的维持具有重要作用,非同源重组通常会导致染色体的数量和基因组的大小发生变化,例如染色体数目的增加或减少,或者基因组的重组组合档羡发生改变,非同源重组在物种进化中也起着重要的作用。
五、什么是非同源重组
非同源染色体上的非等位基因发生自由组合,这是孟德尔自由组合的实质。
控制同一性状的基因,位于同源染色上的同一个位置,我们形象的称呼他们为等位基因。
其他的就是非等位基因了。
我们个体是由受精卵发育而来,受精卵是由精子与卵细胞受精作用而来。
精核与卵核融合后,受精卵内的染色体一半来自父方(精子),一半来自母方(卵细胞)。
等受精卵分裂分化,最终发育成一个成熟的个体之后,就会进行减数分裂产生配子,在减数分裂过程中会发生联会现象(也就是同源染色体两两配对,配对的两条染色体,一条来自父方,一条来自母方,形态大小一般相同,这样的两条染色体称为同源染色体)。
那么不联会的染色体就是非同源染色体了。
在减数分裂第一次分裂结束的时候,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,同时,在联会的时候同源染色体会发生交叉互换,这样会是得同源染色体上的非等位基因发生重组。
六、同源重组机制
原理么?同源重组(HomologusRecombination)是指发生在姐妹染色单体(sisterchromatin)之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。
同源重组需要一系列的蛋白质催化,如原核生物细胞内的RecA、RecBCD、RecF、RecO、RecR等。
以及真核生物细胞内的Rad51、Mre11-Rad50等等。
同源重组反应通常根据交叉分子或holiday结构(HolidayJunctureStructure)的形成和拆分分为三个阶段,即前联会体阶段、联会体形成和Holiday结构的拆分。
同源重组反应严格依赖DNA分子之间的同源性,100%重组的DNA分子之间的重组常见于姐妹染色体之间的同源重组,称为HomologousRecombination,而小于100%同源性的DNA分子之间或分子之内的重组,则被称为HemologusRecombination。
后者可被负责碱基错配对的蛋白如原核细胞内的MutS或真核生物细胞内的MSH2-3等蛋白质“编辑”。
同源重组可以双向交换DNA分子,也可以单向转移DNA分子,后者又被称为基因转换(GeneConversion)。
由于同源重组严格依赖分子之间的同源性,因此,原核生物的同源重组通常发生在DNA复制过程中,而真核生物的同源重组则常见于细胞周期的S期之后