非同源末端連接實(shí)驗(yàn) 返回列表頁

一、定義與核心機(jī)制

非同源末端連接（NHEJ） 是細(xì)胞修復(fù)DNA雙鏈斷裂（DSBs）的核心途徑，其核心特征為無需同源模板，直接重新連接斷裂的DNA末端。與同源重組（HR）相比，NHEJ具有速度快、適用范圍廣但精度低的特點(diǎn)，是真核生物中80% DSBs的修復(fù)方式。

分子修復(fù)流程（三步模型）

1. 末端識(shí)別與結(jié)合

• Ku70/Ku80異二聚體識(shí)別斷裂末端，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)保護(hù)DNA免受降解，并募集DNA-PKcs（哺乳動(dòng)物te有）形成DNA-PK全酶復(fù)合體。

2. 末端加工

• 斷裂末端若存在損傷或不兼容結(jié)構(gòu)（如黏性末端），由Artemis核酸酶切割，聚合酶μ/λ*缺失堿基。

3. 末端連接

   關(guān)鍵特征：連接過程可能引入插入（Insertions）或缺失（Deletions），統(tǒng)稱Indels。

• XRCC4-Ligase IV-XLF復(fù)合物催化DNA磷酸二酯鍵形成，完成連接。

二、生物學(xué)特性與比較優(yōu)勢(shì)

1. 與同源重組（HR）的對(duì)比

2. 核心生物學(xué)價(jià)值

• 維持基因組穩(wěn)定性：快速修復(fù)輻射、化學(xué)毒物等外源損傷導(dǎo)致的DSBs。

• 免疫多樣性生成：介導(dǎo)B/T細(xì)胞VDJ重排，產(chǎn)生抗體與T細(xì)胞受體多樣性。

• 環(huán)境適應(yīng)性：在資源匱乏或惡劣條件下（如細(xì)菌潛伏期），優(yōu)先啟動(dòng)NHEJ而非HR。

三、應(yīng)用場景與技術(shù)突破

1. 基因編輯工程

• 基因敲除（Knock-Out）
  CRISPR/Cas9誘導(dǎo)DSB → NHEJ修復(fù)引入移碼突變 → 目標(biāo)基因失活（圖2）。
  案例：構(gòu)建囊性纖維化豬模型，敲除CFTR基因。

• 基因插入（Knock-In）
  聯(lián)合外源DNA模板，NHEJ介導(dǎo)隨機(jī)插入（效率高于HR但精度低）。

2. 癌癥治療

• 合成致死策略：
  抑制NHEJ核心蛋白（如DNA-PKcs），增強(qiáng)放療/hua療對(duì)HR缺陷腫瘤（如BRCA突變）的殺傷。

• 耐藥性逆轉(zhuǎn)：
  靶向Ku蛋白克服腫瘤對(duì)PARP抑制劑的耐藥性。

3. 微生物工程

• 細(xì)菌逆境適應(yīng)：
  結(jié)核分zhi桿菌依賴NHEJ修復(fù)潛伏期DSBs，維持基因組完整性。

• 真菌代謝改造：
  敲除NHEJ基因（如LIG4）可提升酵母HR效率1000倍，加速合成生物學(xué)應(yīng)用。