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同源重组的应用
09生工夏章传
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同源重组概述
同源重组（homologous recombination）
◆即一般重组，是染色体之间进行遗传信息的方式之一，几乎所有生物都发生同源重组。
◆如真核生物减数分裂中染色体的交换，细菌结合、转化、普遍性转导的遗传重组都属于同源重组。
◆同源重组要求两个DNA分子的序列同源，同源区越长越有利于重组；同源区太短，则难于发生重组。因为它依赖于大范围DNA同源顺序的联会，负责DNA配对和重组的蛋白质因子无碱基序列特异性，只要两条DNA序列相同或相近，重组便可以在联会部分的任何位置发生。当然，也存在重组热点，即某些序列发生重组的概率高于其它序列。
◆同源重组也是对损伤DNA修复的一种重要途径，即重组修复。
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同源重组的应用
◆同源重组的应用价值
主要是用于基因敲除（knock-out）和基因敲进(knock-in)
① 研究基因功能
② 转基因动物的制备
③ 用于药物筛选的动物模型
④ 转基因动物可作为“生物反应器”生产药物
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基因敲进和敲进
◆基因敲除（knock out of gene）:是基因打靶技术的一种，指外源DNA与受体细胞基因组中序列相同或相近的基因发生同源重组，从而代替受体细胞基因组中的相同或相似的基因序列，整合入受体细胞的基因组中。
◆基因敲进（knock in of gene）：利用基因同源重组，将外源有功能的基因转入基因组中不存在或已失活的细胞中与其基因组中同源序列进行同源重组，在细胞内获得表达，这一技术称为基因敲进。
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◆基因敲除和敲进的原理都是同源重组，即同源双交换，用克隆的外源基因取代基因组中野生型等位基因。
◆两者不同点在于，基因敲除导入的外源基因是失活的、无功能的基因，基因敲进导入的是有活性和功能的基因。因而两者的具体用途有所不同。
◆基因敲除和敲进都可用于基因功能的研究，基因敲进则也可用于突变基因的修复。
◆ 基因敲除是自80年代末以来发展起来的一种新型分子生物学技术，是通过一定的途径使机体特定的基因失活或缺失的技术。通常意义上的基因敲除主要是应用DNA同源重组原理，用设计的同源片段替代靶基因片段，从而达到基因敲除的目的。随着基因敲除技术的发展，除了同源重组外，新的原理和技术也逐渐被应用，比较成功的有基因的插入突变和iRNA，它们同样可以达到基因敲除的目的。
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小鼠基因敲除实验
◆基因敲出实际操作简要步骤：
1、克隆目的基因及其两侧的DNA序列。
2、通过插入抗性基因或者DNA缺失，对克隆的目的基因进行体外遗传改造，使克隆的目的基因失活。
3、将经体外改造失活的目的基因引入受体细胞，使之与野生型基因进行同源重组。
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◆这两种基因取代，都是是利用内源基因序列两侧或外面的断裂点，用同源序列的目的基因整个置换内源基因。目前用于基因敲除的技术有Cre/Lox P系统、FLPI系统等。
◆此法可产生精确的基因突变，也可正确纠正机体的基因突变。
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① 研究基因功能
◆细菌和一些低等真核生物在进行基因取代时，克隆的基因能精确地插入到染色体的同源部位，所以他们是研究基因取代的理想材料。
◆基因取代法除成功用于细菌和酵母菌的基因分析外，还成功地应用到老鼠和鸡的基因功能分析中。
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② 转基因动物的制备
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◆转基因动物的应用领域
1、生物反应器：药用或食品蛋白的大量生产，即转基因动物制药；
2、疾病的动物模型：用于研究、药物筛选、药物治疗、毒物测试；
3、通过增加或删除基因来研究基因的功能、调控和发育，如癌基因、免疫系统等；
4、异种器官的移植；
5、家畜品种的改良。
◆转基因动物的应用领域
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