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伊萊博生物科技（上海）有限公司
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更新時(shí)間：2025-07-24 16:21:05瀏覽次數(shù)：74
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一、非同源末端連接實(shí)驗(yàn)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(wú)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）
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。
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。
末端連接
關(guān)鍵特征：連接過(guò)程可能引入插入（Insertions）或缺失（Deletions），統(tǒng)稱(chēng)Indels。
XRCC4-Ligase IV-XLF復(fù)合物催化DNA磷酸二酯鍵形成，完成連接。
二、非同源末端連接實(shí)驗(yàn)生物學(xué)特性與比較優(yōu)勢(shì)
1. 與同源重組（HR）的對(duì)比
| 特性 | NHEJ | HR |
|---|---|---|
| 模板依賴 | 無(wú)需同源模板 | 需同源DNA序列作為修復(fù)模板 |
| 細(xì)胞周期 | 全周期活躍（G0/G1期為主） | 僅S/G2期（需姐妹染色單體） |
| 速度 | 快速（分鐘級(jí)響應(yīng)） | 緩慢（小時(shí)至天） |
| 精確性 | 低（易引入Indels） | 高（近乎wu誤差） |
| 基因組占比 | 修復(fù)80% DSBs | 修復(fù)20% DSBs |
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(chǎng)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。
