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异源位点特异性重组系统在植物中的研究 |
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易厚富 王金发
中图分类号:Q943
文献标识码:A
文章编号:0253-9772(1999)05-0062-66
Studies on Heterogenetic Site-Specific Recombination Systems in Plant
YI Hou-fu,WANG Jin-fa
(Department of Biology,Zhongshan University,Guangzhou510275,China)
现在对位点特异性重组系统(site-specific recombination system)研究的很多, 它们都源于低等生物, 由于都具有独特的位点重组特异性, 所以吸引了大批研究人员在真核生物中进行了广泛的研究。本文主要综述了在高等植物中研究的位点特异性重组系统的来源、重组机理、重组方式、重组中存在的问题及位点特异性重组系统研究的应用前景和意义等。
1 位点特异性重组系统
位点特异性重组是指在重组酶介导下, 在特异的重组位点间发生重组, 导致重组位点间交互交换的一种精确重组形式。位点特异性重组始于对λ噬菌体溶源化过程的研究。λ噬菌体通过自身位点att P和大肠杆菌位点att B整合到宿主染色体上, 实现溶源化。整合上去的原噬菌体又可以通过其两侧的att L、att R位点切离下来, 形成完整的λ噬菌体。人们对λ噬菌体及其他一些位点特异性重组系统的重组酶、重组位点、重组辅助因子、重组机理等进行了深入的研究〔1, 23〕, 能够在植物中发生重组反应的, 目前主要有三类: Cre/lox 〔2～15〕、FLP/FRT〔16～20〕和R/Rs〔21, 22〕。其中Cre/lox 系统研究的最早〔2, 3〕、最广泛〔2～15〕、也最深入〔6, 9, 11, 12〕。
Cre/lox 重组系统来源于大肠杆菌噬菌体P1〔2, 23〕, Cre(cause recombination)是位点特异性重组酶, 由P1基因编码, 分子量38.5kDa; Cre识别的重组位点是lox (locus of crossing-over), 长34bp, 中间是8bp的核心序列, 两边为13bp的反向重复序列。 FLP/FRT 重组系统来自芽殖酵母(Saccbaromyces cerevisiae)的环状2μ质粒〔14, 23〕, FLP为位点特异性重组酶, 由2μ质粒上的flip基因编码, 分子量48kDa; FLP识别的重组位点是FRT(FLP recombination target), 相似于lox , 基本结构长34bp, 中间是8bp的核心序列, 两边是13bp的反向重复序列, 另有一个13bp的冗余重复。R/Rs 重组系统源于接合酵母(Zygosaccharomyces rouxii)的质粒pSR1〔19, 23〕, R为重组酶, 由pSR1质粒上的R基因编码; R识别的重组位点为Rs (Recombination site), 基本长度31bp, 中间是7bp的核心序列, 两边为12bp的反向重复序列, 另有4段冗余重复。
2 三类位点特异性重组系统的重组酶、重组位点和重组机理
三类位点特异性重组系统的重组酶Cre、FLP和R均属于λ整合酶家族〔1, 23〕, 均为单链多肽, 且具有极高的结构相似性: 羧基端有40个氨基酸是高度同源的, 其中三个不变氨基酸His-Arg-Tyr在介导重组时是至关重要的。重组位点结构也具有相似性〔23〕, 基本结构由34bp(或31bp)组成, 中间是非对称的8bp(或7bp)的核心序列, 两边为13bp(或12bp)的反向重复序列。中间核心序列是链的断裂、重接、Holliday中间体的分枝迁移等交换过程发生地, 其不对称性暗示了整个位点的方向性, 具有方向性的重组位点的不同定位形式(同向或反向)决定重组方式〔1, 23〕。核心序列两边的反向重复序列是重组酶识别和结合的位点〔23〕。
三类系统的重组机理也相似〔1, 23〕。整个重组过程没有DNA的合成和丢失, 重组可分以下几步进行: (1) 重组酶识别并结合重组位点的反向重复序列区, 每一反向重复序列结合一个重组酶; (2) 在重组酶的作用下, 两个重组位点发生同向联会; (3) 联会后两个重组位点的DNA的一条链在重组酶的作用下断裂, 并通过3 -PO4与重组酶的T[1] [2] 下一页
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