7.8: 同源重组

同源重组 (HR) 的基本反应涉及两个染色单体，其中包含具有显着同一性的 DNA 序列。 其中一个序列使用另一条链作为模板，在酶催化反应中合成 DNA。 最终产物是两种底物的新颖融合。 为了确保序列的准确重组，HR 仅限于细胞周期的 S 期和 G2 期。 在这些阶段，DNA 已经被复制，并且姐妹染色单体上出现相同或相似 DNA 序列的可能性很高。 因此，修复的时机可以防止不同序列之间的重组。 这是 HR 的一个关键特征，特别是在后代中亲代 DNA 序列重组期间，错误的 HR 可能导致整个基因和周围染色体区域的丢失。

HR确保的精确修复已应用于基因编辑技术。 HR 是最早用于编辑活细胞基因组的方法。 CRISPR-Cas9 系统用于产生有针对性的双链断裂，以纠正基因组中致病的突变。 分离的片段被细胞吸收，与细胞 DNA 重组并替换基因组的目标区域。 HR 机制控制断裂的修复及其与细胞基因组的准确重组。 为了帮助 HR 蛋白精确定位在双链断裂处，Cas9 蛋白与 HR 效应蛋白融合，后者可以在受损位点招募修复蛋白。 研究表明，将 Cas9 与 CtIP、Rad52 和 Mre11 等蛋白融合可以使细胞中的 HR 事件增加两倍，同时阻止非同源末端连接。 HR 在基因组编辑中的这种应用可以彻底改变基因治疗，治疗目前被认为无法治愈的遗传疾病。

基本要求 DNA复制 就是要保持诚信 遗传物质。为此原因，双链断裂 优先维修 通过同源重组。它通常是随身携带的 DNA合成后出来 当两个女儿脱氧核糖核酸 分子近在咫尺 一个可以作为模板 进行其它维修。在真核生物中，蛋白质复合物称为 MRN，由 专门的核酸酶 降低损坏的 DNA的末端 虽然目的是 彼此拴在一起。DNA留给 单链悬垂 三到四个核苷酸 具有三个主要的OH端。此单链部分 由RPA蛋白稳定 直到RAD51，原核蛋白RecA-被ATP激活并结合 形成一条细丝的DNA。在细丝中，DNA存在 作为核苷酸的三胞胎 DNA在哪里 骨干解开 在相邻的三胞胎之间。这种DNA蛋白丝 与双链DNA结合 从一个姐妹染色单体 拉伸完整的模板 DNA并使其不稳定 这样两条线就可以 容易拉开 和断链 可以尝试绑定到 已知过程中的模板 作为股线入侵。入侵链搜索 完整的同源序列 通过尝试在基因组DNA中 在一个块中形成碱基对 三个核苷酸。如果碱基对 错配，入侵的DNA 分离并寻找 其他同源区域。如果从 入侵链 与模板匹配，然后接下来的三个核苷酸 被采样。如果序列匹配 至少延伸 五个三胞胎，一个 位移环结构 由DNA聚合酶形成 使用入侵的链 作为模板。在此之后，解旋酶 替换现在扩展的 入侵链，哪个碱基对 与未涂 损坏的钢绞线。接下来，第二 受损的钢绞线退火 补充 模板DNA链 再来一轮 DNA合成。最后，姐妹 子链解离。和一个DNA连接酶 密封缺口，恢复修复的螺旋 并确保准确的维修 完整染色体的