基因轉換

基因轉換（Gene conversion）是生物基因組中一段DNA序列將另一段與其同源的DNA序列取代的機制，可在減數分裂時發生在異型合子之同源染色體上對應的基因之間（allelic gene conversion），造成配子細胞在該基因座的非孟德爾式遺傳（英语：Non-Mendelian inheritance），也可在其他狀況下發生在基因組中同源（同基因家族）的兩基因（如基因簇或串連重複基因（英语：Tandemly arrayed genes）中的數個基因）之間（ectopic gene conversion），使各基因序列趨於一致，造成協同演化（英语：concerted evolution）。 減數分裂時同源染色體會發生互換，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，可以合成依賴性股黏合（英语：Synthesis-dependent strand annealing）（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換的結果。 基因轉換發生時，兩同源基因間轉換的方向有時不是隨機的，許多生物有GC偏向基因转换（GC-biased gene conversion，gBGC）的現象，即兩同源基因爲G/C : A/T時，基因轉換較傾向以G/C的基因版本取代A/T的版本，此現象會造成互換位點的GC含量提高，有研究顯示染色體各區域的互換率與GC比成正相關，即互換率較高的重组热点（英语：recombination hotspots）（如哺乳動物性染色體上的偽體染色體區）的GC比較高，也有研究顯示tRNA基因、核糖體DNA與組蛋白基因等組成基因簇或串連重複基因而經常發生基因轉換的基因GC比皆相對較高。 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生基因轉換，使後者的序列發生改變，例如人類SIGLEC-11（烏克蘭語：SIGLEC11）基因5'端的序列即來自一個假基因與其發生基因轉換的結果，此基因轉換僅在人屬發生，改變了其編碼的蛋白與某些唾液酸的結合能力，與黑猩猩等其他人科動物相較之下，人類腦部的小膠質細胞大量表現了SIGLEC-11蛋白。 免疫系統中B細胞成熟的過程中也會發生基因轉換，與體細胞超突變同為增加抗體序列多樣性的機制。 分子与细胞生物学主题 Galtier, N; Piganeau, G; Mouchiroud, D; Duret, L. GC-Content Evolution in Mammalian Genomes: The Biased Gene Conversion Hypothesis. Genetics. 2001-10-01, 159 (2) [2022-09-27]. ISSN 1943-2631. PMC 1461818 . PMID 11693127. doi:10.1093/genetics/159.2.907. （原始内容存档于2022-06-21） （英语）.  Graham, Geoffrey J. Tandem genes and clustered genes. Journal of Theoretical Biology. 1995-07-07, 175 (1). ISSN 0022-5193. doi:10.1006/jtbi.1995.0122 （英语）.  Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Kaiser, Chris; Krieger, Monty; Bretscher, Anthony; Ploegh, Hidde; Amon, Angelika; Scott, Matthew. Genes, Genomics, and Chromosomes. Molecular Cell Biology 7th. New York: W.H. Freeman Company. 2013: 227–230. ISBN 978-1-4292-3413-9.  Liu, Yilun; West, Stephen C. Happy Hollidays: 40th anniversary of the Holliday junction. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2004-11, 5 (11) [2022-09-27]. ISSN 1471-0080. doi:10.1038/nrm1502. （原始内容存档于2022-04-19） （英语）.  Maher, Robyn L.; Branagan, Amy M.; Morrical, Scott W. Coordination of DNA replication and recombination activities in the maintenance of genome stability. Journal of Cellular Biochemistry. 2011-10, 112 (10). PMC 3178728 . PMID 21647941. doi:10.1002/jcb.23211 （英语）.  Duret, Laurent; Galtier, Nicolas. Biased Gene Conversion and the Evolution of Mammalian Genomic Landscapes. Annual Review of Genomics and Human Genetics. 2009-09-01, 10 (1) [2022-09-27]. ISSN 1527-8204. doi:10.1146/annurev-genom-082908-150001. （原始内容存档于2022-07-06） （英语）.  Pessia, Eugénie; Popa, Alexandra; Mousset, Sylvain; Rezvoy, Clément; Duret, Laurent; Marais, Gabriel A. B. Evidence for Widespread GC-biased Gene Conversion in Eukaryotes. Genome Biology and Evolution. 2012-01-01, 4 (7) [2022-09-27]. ISSN 1759-6653. PMC 5635611 . PMID 22628461. doi:10.1093/gbe/evs052. （原始内容存档于2022-02-15） （英语）.  Chen, Jain-Min. Gene Conversion in Evolution and Disease. Wiley. 2001. ISBN 9780470015902.  Hayakawa, Toshiyuki; Angata, Takashi; Lewis, Amanda L.; Mikkelsen, Tarjei S.; Varki, Nissi M.; Varki, Ajit. A Human-Specific Gene in Microglia. Science. 2005-09-09, 309 (5741). ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.1114321 （英语）.  Chen, Jian-Min; Cooper, David N.; Chuzhanova, Nadia; Férec, Claude; Patrinos, George P. Gene conversion: mechanisms, evolution and human disease. Nature Reviews Genetics. 2007-10, 8 (10) [2022-09-27]. ISSN 1471-0056. doi:10.1038/nrg2193. （原始内容存档于2022-08-06） （英语）.  Tang, Ephraim S.; Martin, Alberto. Immunoglobulin gene conversion: Synthesizing antibody diversification and DNA repair. DNA Repair. 2007-11-01, 6 (11). ISSN 1568-7864. doi:10.1016/j.dnarep.2007.05.002 （英语）.