Rekombinase

Rekombinaser er enzymer som katalyserer genetisk rekombinasjon . Dette fører til spaltning og tilkobling av DNA- seksjoner, noe som fører til genetisk mangfold og muliggjør reparasjon av muterte DNA.

Homolog rekombinasjon

Den homologe rekombinasjonen ble først beskrevet i 1964 av Robin Holliday beskrevet. Den er basert på sammenkobling av omfattende homologe sekvenser, er vanlig i bakterier og gjær, men ineffektiv i pattedyrceller. Dette er relatert til kompleksiteten og størrelsen på høyere genomer og begrenser prosessens anvendelsesmuligheter for målrettet genetisk modifisering av denne celletypen.

Stedsspesifikk rekombinasjon

stedsspesifikk rekombinasjon
Figur: stedsspesifikke rekombinaser: eksisjon og integrering ved bruk av eksempelet på rekombinasene Cre og Flp . Gjenkjenningsstedet for Cre-rekombinase ( loxP- underoverskrift [ kryssposisjon for P1-fag]) omfattende 34 basepar i to 13 basepar-kontaktpunkter og en 8 basepar omfattende avstandsstykke (" spacer "). Flp-gjenkjenningsstedet ( FRT [Flp-rekombinasemål]) er litt lengre på grunn av et ekstra kontaktpunkt (A) .
  • Hvis rekombinasjon skjer mellom to gjenkjenningssteder i samme retning (symbol: halv pil), blir det flankerte DNA-segmentet kuttet ut som et sirkulært molekyl ( eksisjon ). Denne prosessen er ekstremt effektiv på grunn av den opprinnelige romlige nærheten til begge deteksjonspunktene. For systematisk modifisering av høyere genomer har " flox-prosessen " (et DNA-segment flankeres av to loxP-nettsteder og kan derfor fjernes på et definerbart tidspunkt) blitt ekstremt viktig (B) .
  • Omvendt reaksjon (integrering av en sirkulær vektor ) er også mulig i prinsippet (B) , men ineffektiv fordi
    • vektoren må finne det andre rekombinasjonsstedet (dvs. på grunn av størrelsen på "søkevolumet" i kjernen).
    • siden den kuttes ut igjen umiddelbart etter rekombinasjon hvis rekombinaseaktiviteten ikke kan avsluttes.
    • at enzymet favoriserer eksisjonen.

Den “valgte metoden” for dette formålet er nå RMCE-patronutvekslingsprosessen , som unngår disse problemene .

  • "Flippase" -reaksjonen: Et DNA-segment flankert av to motsatt orienterte rekombinasesteder blir snudd (inversjon; ikke vist).

Rekombinasjonshendelser av denne typen foregår gjennom korte gjenkjenningssteder som de som finnes i gjær og fag . Siden det er mulig å overføre det tilsvarende enzymatiske apparatet til pattedyrceller, er et ekstremt effektivt system tilgjengelig for genetisk modifisering av enda høyere celler. Dette har blitt brukt i økende grad i en årrekke.

De hyppigst brukte rekombinasjonssystemene i denne klassen er avledet fra rekombinasene Cre ( sykliseringsrekombinase eller forårsaker rekombinasjon ) av fagen P1, Flp (oppkalt etter flippaseaktiviteten som gjær inverterer sekvenssegmenter ) eller Xer . Begge enzymer tilhører integrasefamilien av rekombinaser, som for tiden består av rundt 30 medlemmer. Følgende figur illustrerer mulighetene som følger av disse systemene. I tillegg har systematisk mutagenese av gjenkjenningsstedene muliggjort en annen type reaksjon: RMCE-kassettutvekslingsprosessen , som en egen oppføring er viet til.

Medisinsk betydning

I 2007 lyktes tyske forskere for første gang i å bruke en rekombinase for HIV- 1-infiserte celler. Viralt DNA skilles fra genomet til en CD4-hjelpercelle ved hjelp av en modifisert Cre-rekombinase ( Tre ). Hvorvidt fullstendig utryddelse av HIV-1 ved hjelp av Tre rekombinase faktisk vil være mulig i fremtiden, da en strategi for genterapibehandling for tiden må vurderes med stor forsiktighet. Det er en rekke grunnleggende så vel som tekniske problemer som må analyseres nøye og løses i de kommende årene.

Likevel tillater dagens forskningsresultater i det minste teoretiske tankespill for fullstendig utryddelse. Hvis utrydding ikke er mulig, kan i det minste gis en annen, alternativ tilnærming til HAART .

hovne opp

  1. ^ B. Das, E. Martínez, C. Midonet, FX Barre: Integrerende mobile elementer som utnytter Xer-rekombinasjon. I: Trender innen mikrobiologi. Volum 21, nummer 1, januar 2013, s. 23-30, doi: 10.1016 / j.tim.2012.10.003 . PMID 23127381 .
  2. ↑ Sarkar, I. et al. (2007): HIV-1 proviralt DNA-eksisjon ved bruk av en utviklet rekombinase. I: Vitenskap. Vol. 316, s. 1912-1915. PMID 17600219
  3. Buch Frank Buchholz, Joachim Hauber: Skreddersydd rekombinase - et nytt glimt av håp om HIV-utryddelse. I: Retrovirus Bulletin. Vol. 2007, nr. 3, s. 9-11.

litteratur

  • Andrews, BJ et al. (1985) FLP-rekombinase av gjærets 2 mikron sirkel-DNA: interaksjon med dets målsekvenser. I: Cell. Vol. 40, s. 795-803. PMID 3879971

weblenker