位点特异性重组

位点特异性重组是由整合酶催化，在两个DNA序列的特异位点之间发生的整合。例如λ噬菌体DNA的整合、细菌的特异位点重组、免疫球蛋白基因的重排等。位点特异性重组广泛存在，参与某些基因表达的调节、发育过程中程序性DNA重排，以及有些病毒和质粒DNA复制循环过程中发生的整合与切除等。

图13－2 λ噬菌体DNA的整合

（一）λ噬菌体DNA的整合

λ噬菌体的整合酶（integrase，Int）识别噬菌体DNA的重组位点att P与宿主大肠埃希菌的重组位点att B之间的特异靶位点（有15bp核心序列相同），而后在整合酶、整合宿主因子（integration host factor，IHF）作用下发生选择性整合；Xis蛋白参与切除过程（图13－2）。与λ噬菌体的整合类似，反转录病毒整合酶也可特异地识别、整合反转录病毒cDNA的长末端重复序列（long terminal repeat，LTR）。通常，这种由整合酶催化的DNA整合是十分特异而有效的。

（二）细菌的特异位点重组

鼠伤寒沙门杆菌的鞭毛蛋白根据H抗原不同，可分为H1和H2两种。H片段上有两个启动子（P），分别驱动hin基因表达和H2、rH1基因表达。当启动子方向驱动H2时，H2基因表达，rH1表达产物为H1阻遏蛋白，使H1基因被阻遏，表现为H2鞭毛。hin基因编码特异的重组酶，即倒位酶（invertase）Hin，可结合在14bp特异重组位点hix上，并由辅助因子Fis促使DNA弯曲而将两hix位点连接在一起，DNA片段经断裂和再连接而发生倒位。倒位后H2和rH1基因不表达，阻遏H1基因表达的因素被解除，H1才得以表达，表现为H1鞭毛（图13－3）。

图13－3 沙门菌H片段倒位决定鞭毛相转变

（三）免疫球蛋白基因的重排

免疫球蛋白（Ig）由两条轻链（L链）和两条重链（H链）组成，它们分别由3个独立的基因簇编码，2个编码轻链（κ和λ），1个编码重链。编码轻链的基因簇上分别有L、V、J、C 4类基因片段，L代表前导片段（leader segment），V代表可变片段（variable segment），J代表连接片段（joining segment），C代表恒定片段（constant segment）。决定重链的基因簇上共有L、V、D、J、C 5类基因片段，其中D代表多样性片段（diversity segment）。

参与重链（Ig H）基因V－D－J重排和轻链（Ig L）基因V－J重排的重组酶基因rag （recombination activating gene）共有两个，分别产生蛋白质RAG1和RAG2，且此重排均发生在特异位点上。在V片段的下游、J片段的上游以及D片段的两侧均存在保守的重组信号序列（recombination signal sequence，RSS）。该信号序列包含1个切割位点（七核苷酸的回文序列CACAGTG）和1个重组酶的识别位点（富含A的九核苷酸序列ACAAAAACC），中间为固定长度的间隔序列。RAG1识别重组信号序列，进而与RAG2形成复合物，对切割位点进行切割，并完成重排。具体抗体基因片段的重排过程如图13－4所示。

图13－4 免疫球蛋白基因V－D－J重排过程

T细胞有两类受体：一类是αβ受体，出现于成熟的T细胞，是主要的T细胞受体；另一类是γδ受体，只存在于缺失α、β链的T细胞和发育早期的T细胞。T细胞受体的基因重排与抗体基因重排十分类似，也存在β链与γ链的V－D－J连接、α链与δ链的V－J连接。这种V（D）J重排可以产生多种重排结果，从而使脊椎动物可以针对不同抗原产生相对应的免疫球蛋白和T细胞受体。