基因轉(zhuǎn)換是指同源序列之間非交互性的信息轉(zhuǎn)換。基因轉(zhuǎn)換現(xiàn)象已在原核生物及真核生物中被廣泛發(fā)現(xiàn)。基因轉(zhuǎn)換的主要作用是引起序列的轉(zhuǎn)移、致同進化、抗原的變異、抗抗生素的免疫、缺口的修復等。此外，基因轉(zhuǎn)換也涉及到減數(shù)分裂時異型合子同源染色體上對應基因間的非孟德爾式遺傳，以及基因組中同源基因（如基因簇或串連重復基因）之間的協(xié)同演化。基因轉(zhuǎn)換不僅影響配子細胞的基因座，還可能導致基因組中的假基因與功能基因之間的序列改變，從而影響蛋白質(zhì)的功能。在免疫系統(tǒng)中，基因轉(zhuǎn)換與體細胞超突變共同作用，增加抗體序列的多樣性。
定義
基因轉(zhuǎn)換（gene conversion）：在染色單體間交換時，雜種脫氧核糖核酸間的異常核苷酸堿基對校正時，使一個基因變成它的等位基因，從而出現(xiàn)基因不規(guī)則現(xiàn)象，稱基因轉(zhuǎn)換。基因轉(zhuǎn)換可發(fā)生在減數(shù)分裂時的同源染色體上，或在基因組中的同源基因之間，包括基因簇或串連重復基因。
基因轉(zhuǎn)換的機制
減數(shù)分裂時同源染色體會發(fā)生染色體互換，首先Spo11蛋白在一個染色體的DNA上造成雙股斷裂（DSB），接著斷裂DNA的3'端入侵另一染色體的DNA，可以通過合成依賴性股黏合（SDSA）或雙霍利迪交叉（DHJ）途徑完成同源重組，兩者均可能造成基因轉(zhuǎn)換的結(jié)果。
基因轉(zhuǎn)換的方向性
基因轉(zhuǎn)換發(fā)生時，兩同源基因間轉(zhuǎn)換的方向有時不是隨機的。許多生物有GC偏向基因轉(zhuǎn)換（GC-biased gene conversion，gBGC）的現(xiàn)象，即兩同源基因為G/C : A/T時，基因轉(zhuǎn)換較傾向以G/C的基因版本取代A/T的版本。此現(xiàn)象會造成染色體互換位點的GC含量提高，有研究顯示染色體各區(qū)域的互換率與GC比成正相關(guān)，即互換率較高的重組熱點的GC比較高。
基因轉(zhuǎn)換與基因組演化
基因轉(zhuǎn)換不僅影響基因的遺傳和表達，還與基因組演化有關(guān)。例如，轉(zhuǎn)運RNA基因、核糖體脫氧核糖核酸與組蛋白基因等組成基因簇或串連重復基因而經(jīng)常發(fā)生基因轉(zhuǎn)換的基因，其GC比皆相對較高。此外，基因組中的假基因也可能與其同源且尚能編碼蛋白的基因發(fā)生基因轉(zhuǎn)換，如人類SIGLEC-11基因5'端的序列即來自一個假基因與其發(fā)生基因轉(zhuǎn)換的結(jié)果，此基因轉(zhuǎn)換僅在人屬發(fā)生，改變了其編碼的蛋白與某些唾液酸的結(jié)合能力，與黑猩猩等其他人科動物相較之下，人類腦部的小神經(jīng)膠質(zhì)細胞大量表現(xiàn)了SIGLEC-11蛋白。
作用
在免疫系統(tǒng)中，B細胞成熟的過程中也會發(fā)生基因轉(zhuǎn)換，與體細胞超突變同為增加抗體序列多樣性的機制。這一過程有助于產(chǎn)生能夠識別和中和多種病原體的抗體，從而增強免疫系統(tǒng)的適應性和效率。
分子重組模型
通過對引起基因轉(zhuǎn)換現(xiàn)象的4種分子重組模型(Holli-day模型、Meselson-Radding模型、DSBR模型和SDSA模型)的介紹，探討基因轉(zhuǎn)換在nrDNA致同進化過程中的應用。這些模型解釋了基因轉(zhuǎn)換在分子水平上的可能機制，為理解基因轉(zhuǎn)換在遺傳和進化中的作用提供了重要的理論基礎。
參考資料 >