DNA重組的特性（DNA recombination）

DNA重組的特性（DNA recombination）
南投縣草屯國民中學自然領域陳韋孜實習教師/國立台灣師範大學生命科學系 李冠群助理教授責任編輯

DNA重組(DNA recombination)，顧名思義就是DNA分子或是片段的重新組合，使其產生變異。而這也是生物多樣性與長年演化的重要關鍵之一。而重組DNA的性質大致可以分為三類：

一、同源性重組(Homologous recombination)：意指參與重組的染色體DNA具有高度的相似性(不一定為同源染色體)，此類型的DNA重組在原核及真核細胞皆有發生，最常見於細胞的減數分裂(meiosis)中。在大腸桿菌(E. coli)中，參與同源序列重組的機制為RecBCD pathway，主要是藉由Rec蛋白及Ruv蛋白(包括RecBCD、RecA、RuvA、RuvB及RuvC)參與其中。首先RecBCD會先行辨識3′端的chi site(其序列為5′-GCTGGTGG-3′)，利用其nuclease活性使DNA產生缺口，而RecA與SSB (single strand binding protein)蛋白會結合至切口上，協助兩股同源基因進行互換。之後RuvA、RuvB的參與可提供互換DNA 片段進行分支移位(branch migration)，最後RuvC接合成異源雙股(heteroduplex)或重組性產物，使含有互換基因的DNA得以形成。值得一提的是Rec蛋白除了參與同源基因的互換外，對於DNA的修復也扮演著重要的角色。

二、專一性位置重組(Site-specific recombination)：表示其發生重組的DNA區域只拘限於某些DNA片段，並且從原核至真核細胞皆有，最著名的例子就是噬菌體感染，此種噬菌體可將本身的DNA片段與E. coli基因組的特定片段發生重組。而在脊椎動物中，後天免疫中的抗體產生，必須經由免疫球蛋白(即抗體)輕、重鏈的DNA重組。由於輕鏈基因中具有V (Variable)、J (Joining)、C (Constant)區；重鏈則具有V、D (Diversity)、J、C區，除了C區以外，每區都包含多種基因節段，利用剪接重組方式形成各式的抗體基因，進而產生各式的抗體，而這些重組的方式都是屬於專一性位置重組。

三、轉位性重組(Transpositional recombination)：代表著基因可從原基因座「移動」(又稱為「跳躍」)至另一個基因座，有別於上述兩種方式，其重組基因不需具備同源或相似的特徵，因此，此重組方式亦稱為不合規則的重組(illegitimate recombination)。在原核及真核細胞皆具備，此重組方式發現者為Barbara McClintock，他在1904年對於玉米顏色研究時發現了Ac/Ds轉位元。除此之外，在原核系統中的IS (Insertion sequence)、Tn (Transposon)、真核系統中酵母菌的Ty、果蠅的p element、copia element以及人類的Alu element，皆是利用基因嵌入的特性而影響其目的基因的表現或造成其變異。