cre loxp系统 原理,Cre-LoxP系统简介

Cre-LoxP系统简介

Cre-LoxP系统是一种广泛应用于基因编辑领域的重组酶系统，它通过特异位点重组酶（Site-specific recombinases, SSRs）介导重组酶特异识别位点（Recombination target sites, RTs）间的重组，实现对生物体基因组的精确操控。该系统由Cre重组酶和LoxP序列两个关键组成部分构成，具有高效、特异、可控等优点，在基因功能研究、基因治疗等领域发挥着重要作用。

Cre重组酶

Cre重组酶是一种由343个氨基酸组成的单体蛋白，来源于大肠杆菌噬菌体P1。Cre重组酶具有催化活性，能够识别特异的DNA序列——LoxP位点，并介导两个LoxP位点间的基因序列删除或重组。Cre重组酶的基因编码区序列全长1029bp，编码的蛋白质分子量为38kDa。

LoxP序列

LoxP序列是Cre-LoxP系统中的另一关键组成部分，来源于P1噬菌体。LoxP序列由两个13bp的反向重复序列和一个不对称的8bp间隔区共同组成。反向重复序列是Cre重组酶的特异识别和结合区域，而间隔区域决定了LoxP位点的方向。

Cre-LoxP系统作用原理

当细胞基因组内存在两个LoxP位点时，Cre重组酶会诱导两个LoxP位点间的序列发生重组。重组的结果取决于两个LoxP位点的方向和位置关系。以下是Cre-LoxP系统作用原理的四种情况：

1. 两个LoxP位点位于同一条DNA链上

当两个LoxP位点位于同一条DNA链上时，Cre重组酶能有效切除两个LoxP位点间的序列，实现基因敲除。

2. 两个LoxP位点位于同一条DNA链上，且方向相反

在这种情况下，Cre重组酶能导致两个LoxP位点间的序列倒位，实现基因翻转。

3. 两个LoxP位点分别位于两条DNA链上

Cre酶能介导两条DNA链的交换或染色体易位，实现基因易位。

4. 两个LoxP位点分别位于两条DNA链或染色体上

Cre重组酶诱导loxP间的序列互换，实现基因重组。

Cre-LoxP系统的应用

1. 基因敲除

通过在目标基因上游放置一个带有LoxP位点的停止密码子，可以防止Cre缺失时的基因表达。在Cre存在的情况下，停止密码子被切除，基因表达继续进行，从而实现基因敲除。

2. 基因插入

将LoxP位点放在基因的两侧（称为floxing，即side by loxP）将允许基因表达，直到Cre出现，此时基因将被破坏或删除，从而实现基因插入。

3. 基因翻转

通过在目标基因两侧放置两个LoxP位点，并利用Cre重组酶实现基因翻转，从而研究基因表达调控。

4. 基因易位

Cre-LoxP系统可以介导两条DNA链的交换或染色体易位，实现基因易位，用于研究基因间相互作用。

Cre-LoxP系统是一种高效、特异、可控的基因编辑工具，在基因功能研究、基因治疗等领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断发展，Cre-LoxP系统将在更多领域发挥重要作用。