1 Red 重组系统的组成
exo 基因的产物是λ核酸外切酶,它可将dsDNA 5′端切开,产生3′端突出 。由结晶学研究发现,该核酸外切酶在溶液中是环形三聚体,具有一个到达中心的通道,一端可以调节dsDNA ,另一端调节ssDNA 。bet 基因编码的β蛋白,可与ssDNA 结合促进互补链的复性,并可以介导DNA 链退火和交换反应 。它在溶液中的游离状态为环状物,当结合到ssDNA时形成大的环状物,当结合到dsDNA 时形成螺旋状纤维。这些结构特点揭示了β蛋白属于重组蛋白家族中的一员,该家族包括S almonella 噬菌体P22 的Erf 蛋白, E. coli 隐蔽型原噬菌体Rac 的RecT 蛋白,真核生物的Rad52 蛋白 。β蛋白与λ核酸外切酶形成复合物,调节核酸溶解(nucleolytic)和重组启动。gam 基因的产物是一个分子量为16000Da 的多肽, 结合到宿主的RecBCD 蛋白, 形成二聚体, 抑制RecBCD 的外切酶活性 。另外E. coli 隐蔽型原嗜菌体Rac 的重组系统与Red 重组系统相似。前者的recE 与exo相似,编码一种核酸外切酶; recT 与bet 相似,编码一种结合于ssDNA 促使链交换的蛋白 。二者的重组机理相同,可以说是同一类重组系统。
2 Red 重组的机制
有关λ噬菌体重组系统方面的研究已有数十年的历史,自上世纪60 年代始,就有人报导λ编码的产物可以促进细菌发生重组 ,Clark 和他的同事发现具有λRed 系统的菌
株在同源重组时不依赖细菌本身的重组系统。因而认为Red 重组是一个独立的重组系统。其重组的分子机制如下:同源重组涉及到参与重组的两条dsDNA 的断裂和复合。在Red 重组系统中,该系统表达的Gam 蛋白抑制了宿主RecBCD 的所有外切酶活性。然后通过自身表达的λ核酸外切酶和β蛋白完成两条发生同源重组的dsDNA 的断裂和复合,剩余重组步骤在宿主蛋白的作用下完成 。当发生重组的两条dsDNA 都有断裂切口,且不在同一位点时,Red 重组系统将以退火的形式促进两条dsDNA 的断裂和复合 (图1 右) :λ核酸外切酶结合到两条dsDNA的切口末端,自5′末端向内切割DNA , 留下游离的3′末端 ,在β蛋白的介导下两条双链DNA 的单链区发生退火,缺口在连接酶作用下重新连接,形成新的DNA 分子。
当发生重组的两条dsDNA 中只有一条断裂,另一保持完整时,重组将以侵入的形式进行(图1 左) :λ核酸外切酶结合到断裂的dsDNA 的切口处,酶切形成游离3′单链DNA区段。在RecA、β蛋白和一些其他因子的共同作用下,3′单链DNA 区段侵入到另一dsDNA 分子的因局部解链而产生的单链泡中 。形成三链结合(three stranded junction) , 再在RecQ 解螺旋酶的作用下发生分支迁移,形成异源双链(heteroduplex) ,进而在内切核酸酶作用下形成Holliday junction ,RuvC 把连锁在一起的两条DNA 分子分开,修复错配的碱基后形成同源双链(homoduplex) ,同源重组完成。因此该重组方式又被称为分支迁移———异源双链形成———错配修复途径( migeration2heroduplex formation2mismatch repair pathway) 。
令附文章 十分有用，是基因敲出的综述
