#DNA# 【中科院团队提出DNA链交换新模型，或给已有经典模型带来变革】

作为一种#生物学# 机制，同源重组几乎发生在所有的生命体系中，比如噬菌体、细菌、真菌、植物以及人类中。

多年前，#遗传学# 家首次报道了同源重组的现象。1909 年，比利时生物学家弗朗斯·阿尔丰斯·森斯（Frans Alfons Janssens）等人提出了交叉型理论，指出同源染色体存在交叉结构的可能。

美国生物学家托马斯·亨特·摩尔根（Thomas Hunt Morgan）在建立遗传学连锁定律时，也发现同一染色体上的非等位基因并不总是连锁在一起遗传给后代。

1931 年，美国两名遗传学家哈里特·鲍德温·克赖顿（Harriet Baldwin Creighton）和芭芭拉·麦克林托克（Barbara McClintock）通过实验证明了 Janssens 的假说，并指出同源染色体的交换是非等位基因重组的物质基础。

20 世纪 40 年代中期，同源重组现象在#大肠杆菌# 中被发现。随后的实验发现：对于 DNA 的损伤，重组缺陷的菌株呈现出异常敏感的特点。后来，人们逐渐意识到在 DNA 损伤修复的过程中，同源重组发挥着重要作用。

进一步的生化实验表明，大肠杆菌中同源重组的主要功能在于修复 DNA 的双链断裂损伤。因此，同源重组既可以通过非等位基因的重新组合，来促进遗传的多样性；又可以通过双链断裂损伤的修复，来维持基因组的稳定性。

据了解，同源重组由一系列保守的同源重组酶催化完成，包括噬菌体的 T4 UvsX、古细菌的 RadA、大肠杆菌的 RecA、以及真核生物的 Rad51 和 DMC1 等。

同源重组需要多种蛋白质的参与，并会受到精细的调控。其生物化学过程大致分为以下四个阶段：起始阶段、同源链交换阶段、新链合成阶段和分离阶段。

在起始阶段，多种解旋酶和核酸酶作用于 DNA 断裂处。这时，它们会以特异性的方式切割双链 DNA，从而产生 3’端突出的单链 DNA，并被单链 DNA 结合蛋白予以保护。

在同源链交换阶段，同源重组酶首先会在辅蛋白的帮助下，替代单链 DNA 去和蛋白进行结合，并协同组装形成核蛋白纤维丝。这时，同源重组酶能够寻找并侵入同源的双链 DNA 片段，从而与之发生链交换反应，进而形成三链连接分子。

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