2026届新高考生物考前热点复习Cre-LoxP基因编辑系统

2026届新高考生物考前热点复习Cre-loxP基因编辑系统基因敲除、基因重组的新方案删除倒转易位互换一、Cre/loxP系统是来源于P1噬菌体的高效重组系统Cre-loxP系统的组成Cre-loxP系统最早发现于P1噬菌体中，由Cre重组酶和loxP位点两个部分组成，是目前应用最广泛的条件性基因编辑工具。P1噬菌体是一种感染大肠杆菌的病毒，其基因组中包含了编码Cre重组酶的Cre基因以及特定的DNA序列loxP。1.Cre重组酶是由343个氨基酸分子组成的蛋白质，它不仅具有催化活性，而且与限制酶类似，能够特异性识别并结合loxP位点，在特定部位进行切割和重新连接，从而诱导两个loxP位点间的DNA发生重组。2.loxP位点是一个由34个碱基对(bp)组成的DNA序列，包括两个13bp的反向重复序列和一个8bp的间隔序列。其中，间隔序列决定了loxP位点的方向。Cre重组酶LoxP基因位点二、Cre/loxP系统作用原理当基因组内存在loxP位点且有Cre重组酶存在时，Cre重组酶便会与loxP位点两端的反向重复序列区结合形成二聚体。此二聚体与其他loxP位点的二聚体结合，进而形成四聚体。接着，loxP位点被Cre重组酶切开，切割发生在loxP位点的间隔序列，切口重新连接，进而产生两个loxP位点之间的DNA重组。二、Cre/loxP系统作用原理DNA重组结果主要取决于loxP位点的方向向及位置。根据loxP位点序列位置和方向的不同，重组结果有以下三种情况：①删除：当两个loxP位点在同一DNA链上且方向相同时，Cre重组酶会删除两个loxP位点之间的DNA序列，并将剩余的DNA片段重新连接。这个过程几乎是不可逆的，也是最常用的方式。二、Cre/loxP系统作用原理DNA重组结果主要取决于loxP位点的方向向及位置。根据loxP位点序列位置和方向的不同，重组结果有以下三种情况：①删除：当两个loxP位点在同一DNA链上且方向相同时，Cre重组酶会删除两个loxP位点之间的DNA序列，并将剩余的DNA片段重新连接。这个过程几乎是不可逆的，也是最常用的方式。二、Cre/loxP系统作用原理DNA重组结果主要取决于loxP位点的方向向及位置。根据loxP位点序列位置和方向的不同，重组结果有以下三种情况：②倒位：当两个loxP位点在同一DNA链上且方向相反时，Cre重组酶会使两个loxP位点之间的DNA片段发生180倒位。这个过程几乎是可逆的。二、Cre/loxP系统作用原理DNA重组结果主要取决于loxP位点的方向向及位置。根据loxP位点序列位置和方向的不同，重组结果有以下三种情况：②倒位：当两个loxP位点在同一DNA链上且方向相反时，Cre重组酶会使两个loxP位点之间的DNA片段发生180倒位。这个过程几乎是可逆的。二、Cre/loxP系统作用原理DNA重组结果主要取决于loxP位点的方向向及位置。根据loxP位点序列位置和方向的不同，重组结果有以下三种情况：②倒位：当两个loxP位点在同一DNA链上且方向相反时，Cre重组酶会使两个loxP位点之间的DNA片段发生180倒位。这个过程几乎是可逆的。二、Cre/loxP系统作用原理DNA重组结果主要取决于loxP位点的方向向及位置。根据loxP位点序列位置和方向的不同，重组结果有以下三种情况：③易位：两个loxP位点在不同的DNA链或染色体时，Cre重组酶会使两个loxP位点左右两侧的DNA片段发生易位。易位过程是可逆的，该方式运用较少。三、Cre/loxP系统的应用价值研究背景：很多基因的功能重要或广泛，常规的全身性基因敲除可能导致胚胎死亡或普遍的功能变化，研究者无法或难以对其进行精确地基因功能研究。此时，条件性基因编辑技术应运而生。运用一：条件性基因敲除

通过选择特异启动子(promoter)，可以控制仅在特定组织或时间表达Cre重组酶，进而敲除flox目标基因，从而研究基因在特定组织或时间阶段的功能。例如，在小鼠模型中，通过在肝脏特异性表达Alb-Cre，可以敲除肝脏中的目标基因B-flox，研究B基因在肝脏中的作用。三、Cre/loxP系统的应用价值具体操作流程①构建flox品系小鼠：在目标基因的两侧插入同向的loxP位点，形成flox基因。②构建Cre品系小鼠：将Cre基因与组织特异性启动子连接，使Cre基因能在特定组织细胞中表达，合成出Cre重组酶。③交配实验：将flox小鼠与Cre小鼠交配，后代中同时携带Cre基因和flox基因的小鼠会在特定组织细胞中发生基因敲除。三、Cre/loxP系统的应用价值注意事项：避免Cre和flox位于同源染色体若Cre与flox位于同源染色体上，将无法到Cre阳性且flox纯合的子代，也就不能实现flox目标基因纯合敲除，会干扰基因功能分析。三、Cre/loxP系统的应用价值Cre和flox位于非同源染色体(满足自由组合定律)通过杂交，筛选出Cre阳性且flox纯合的子代，实现flox目标基因纯合敲除。三、Cre/loxP系统的应用价值运用二：诱导型条件性基因敲除(给药激活Cre重组酶)将常规Cre重组酶替换为诱导型Cre表达系统(如CreER和CreERT2)，可以在特定时间点灌喂或注射外源性激素(如他莫昔芬)诱导基因敲除，从而研究基因在不同发育阶段或生理状态下的功能。三、Cre/loxP系统的应用价值运用三：条件性基因敲入将基因敲除模式稍作调整，Cre-loxP系统也可以用于基因敲入。在敲入模式中，STOP序列(转录终止元件)阻止目的基因表达，Cre重组酶通过重组loxP位点将STOP序列切除后，目的基因得以顺利表达，即实现了基因敲入效果。四、Cre/loxP系统的发展自其发现以来，野生型Cre-loxP系统经过了多项改进，产生了丰富的突变版本，以提高其在不同生物体内的识别和切割率。改良的loxP位点还可以通过不同的组合，实现更复杂的基因重组。间隔区域的N代表可变碱基，形成不同突变体，其序列方向决定了loxP的方向。四、Cre/loxP系统的发展lo