7.16
部位特異的組換えは、部位特異的組換えと呼ばれる特殊な酵素が、何らかの配列相同性を共有する定義された部位間のDNAセクションの移動を触媒する遺伝的交換の一種です。
このような動きが発生すると、交換される領域は通常、約20〜30塩基対の長さの二本鎖DNAで構成される対称配列のペアに隣接しています。
これらの配列に結合するリコンビナーゼと呼ばれる特殊な酵素は、セリンまたはチロシンのリコンビナーゼファミリーに属することができます。ファミリーは、酵素の活性部位にセリンまたはチロシン残基を持ち、異なるメカニズムを採用しています。
セリン組換え酵素の場合、サブユニットはまずその新規な認識配列に特異的に結合し、シナプス複合体を形成します。次に、活性部位のセリンは、これらの配列の中心にあるホスホジエステルDNA骨格を攻撃し、クロスオーバーサイトとして知られるブレークポイントを作成します。
次に、セリンリコンビナーゼは、鎖交換が進行する前に、関与するすべてのDNAヘリックスを切断します。
対照的に、チロシン組換え酵素は同じように結合しますが、一度にDNA二本鎖の1本鎖を切断して結合します。その後、チロシン残基は切断された鎖の3'末端と共有結合し、遊離5'ヒドロキシル基はタンパク質-DNA結合を攻撃してホリデイジャンクション中間体を形成します。
この複雑なパターンは、最初のクロスオーバー イベントです。次に、残りのDNA鎖が切断され、第2のイベントでリコンビナーゼサブユニットによって交換されると、ホリデイジャンクションは組換え産物に分解されます。
このような組換えイベントには、3つの結果が考えられます。
1つ目は、環状DNA分子が2番目の線状DNAに挿入される統合です。
両方の部位が同じDNA分子上にある場合、2番目の結果は切除であり、切り取られたDNAの一部は単に除去され、ゲノムの他の場所に自由に統合されます。
3番目のシナリオでは、切開部位が反対方向にある場合、DNAのセクションが除去されてから反対方向に再統合される逆転が発生する可能性があります。
この現象のよく研究された例は、細菌サルモネラ菌の染色体セグメントの部位特異的な反転であり、これにより、環境に応じて2つの異なるタイプのタンパク質フラジェリンが生成され、このプロセスはフェーズバリエーションと呼ばれます。
DNAセグメントは方向特異的に切断および再構成されるため、部位特異的組換えは効率的な遺伝子工学技術として登場しました。フリッパーゼおよび環化リコンビナーゼ、またはFlpおよびCreはそれぞれ、バクテリオファージ由来のチロシン リコンビナーゼ ファミリーの2つのメンバーであり、哺乳動物細胞株における部…
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