非同源重组

同源重组(Homologous Recombination) 是指发生在非姐妹染色单体(sister chromatin)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Holliday结构(Holliday Juncture Structure) 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Homologous Recombination，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Hemologus Recombination。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(Gene Conversion)。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。

同源重组(homologous recombination)是将外源基因定位导入受体细胞染色体上的方法，因为在该座位有与导入基因同源的序列，通过单一或双交换，新基因片段可替换有缺陷的基因片段，达到修正缺陷基因的目的。位点特异性重组是发生在两条DNA链特异位点上的重组，重组的发生需一段同源序列即特异性位点(又称附着点;attachmentsite，att)和位点特异性的蛋白因子即重组酶参与催化。重组酶仅能催化特异性位点间的重组，因而重组具有特异性和高度保守性。

根据氨基酸序列相似性和催化机制的差异，位点特异性重组酶主要分为两大家族，即整合酶系和解离酶/转化酶系，这两个家族相隔很远。整合酶家族催化重组的机制是进行酪氨酸介导的链交换，该家族包含有Cre/loxP、FLP/FRT等已经研究得比较清楚并广泛应用的重组酶系统。解离酶/转化酶家族催化机制是由丝氨酸介导的，当酶和DNA之间形成含磷的丝氨酸连接时，连接处DNA的4条链发生协调的交错断裂，然后重新结合，完成同源重组。该家族成员包括来自于链霉菌噬菌体的φC31整合酶、lactococcal噬菌体的TP901-1整合酶、放线菌噬菌体的R4整合酶等。中C31整合酶(φC31-int)能够有效介导噬菌体基因组中attP位点与细菌宿主染色体上attB位点间的重组反应，将外源基因整合到基因组中，使转基因的持续、高效表达，为非病毒载体转移系统在遗传病基因治疗的应用开辟了新的途径。