????? Rad51纖絲組裝完成并侵入供體鏈合成新DNA片段后，細胞要將兩條纏繞在一起的DNA分離，因為它們屬于兩條不同的DNA 雙鏈（當然有可能以自身較遠處的同源區(qū)作為模板，但是這樣不分離的話也會導致DNA扭成一團）。此時細胞有諸多不同的選擇來應對這一局面，下面我將分情況討論。

????? 首先，如果僅僅是雙鏈斷裂的一端被capture end，即入侵供體鏈并合成新DNA，這種特殊的通路被稱為break-induced replication (BIR)，常見于另一個雙鏈斷裂末端無法被capture的情況（比如有二級結(jié)構(gòu)或者是DNA復制過程中母鏈突然斷裂，那么新生的DNA雙鏈只會有一個末端）。如下圖1所示（Li et.al, 2019），其中的斷裂末端同時包含二級結(jié)構(gòu)和DNA復制過程中母鏈斷裂，會造成的只有一個雙鏈末端的情況，需要經(jīng)由BIR通路進行修復。此條通路又是另外一個方向的題目，此處不仔細論述，有機會后期科單獨開幾期講述。

（1）

????? Synthesis-dependent strand annealing（SDSA），此條通路雖然有second end capture，但似乎并不與首次同時發(fā)生，而是已新合成的DNA鏈作為模板，即在鍛煉末端的第二條鏈開始合成之前供體鏈已經(jīng)和斷裂末端分離。如下圖2所示（Wright et.al，2018），在首次斷裂末端侵入供體鏈并合成了一段DNA后（虛線部分），DNA合成被打斷，延伸的DNA從模板鏈上脫離并重新與另一個斷裂末端結(jié)合。此時的雙鏈斷裂已經(jīng)被轉(zhuǎn)化為了同一條DNA雙鏈上的兩個不同區(qū)域的單鏈斷裂，然后斷裂鏈各自以對方為模板合成新DNA鏈，從而將缺失的部分補全。在破壞最初的異質(zhì)雙鏈（heteroduplex，指雙鏈DNA中的單鏈來源于不同的DNA雙鏈，就像是兩條DNA雙鏈各自交換了一半）的過程中，最重要的是一種名為Srs2的DNA 解旋酶。它擁有特異性針對Rad51纖絲進行解構(gòu)的能力，而不會影響DSB修復初期RPA與ssDNA結(jié)合形成的復合物。在果蠅當中，Srs2的功能可由BLM（Sgs1）來執(zhí)行。值得注意的是在SDSA中，合成的DNA并不是像普通的復制過程為半保留（semiconservative）復制，而是保留性復制。

（2）

????? 在第一個末端end capture發(fā)生后，如果另一個末端也經(jīng)歷了end capture(如下圖3所示Kramara et.al, 2018)，那么此時所走的通路便是最為人熟知的HR通路（不知道為啥，記憶里第一次接觸這個方向便是這個，不知道其他孩紙們是不是這樣的）。當兩個末端均完成DNA合成后，此時的供體鏈與修復鏈之間形成了名為double Holliday Junction（dHJ）的結(jié)構(gòu)，即兩條DNA雙鏈之間各自交換了一段單鏈。為了將這一結(jié)構(gòu)解除，細胞又有幾種不同的選擇。

首先，第一個蹦出的想法是如果讓兩個交叉結(jié)構(gòu)向彼此相向移動，那兩條DNA鏈是不是自然就會在雙×相遇的時候分離了呢？想法是好的，簡單的總是讓人感覺舒適，但是他們真的會乖乖的分開嗎？的確細胞中存在這樣的解旋酶，比如之前提到過的BLM(Sgs1)，但是移動到最后會產(chǎn)生一個關(guān)鍵的問題，那就是中間的DNA鏈可能會像兩只環(huán)一樣和對方套在一起。這個時候需要短暫性的將其中一條DNA切斷，繞過另一條鏈，然后重新連接，這便是拓撲異構(gòu)酶（topoisomerase）Top3及其輔助因子Rmi1的功能。在真實的細胞環(huán)境當中，為了高效的完成這項任務，解旋酶Sgs1通常會與Top3和Rmi1結(jié)合形成蛋白復合物來行使功能。

（3）

除開遷移D-loop的方法之外，細胞還有一種更加快速而方便的方法，即快刀斬亂麻般的直接在每個HJ處切斷DNA并重新連接，細胞中行使這個功能的是核酸內(nèi)切酶Mus81-Mms4復合物。如下圖4（Jasin?and Rothstein, 2013）所示，通過在每個交叉處引入缺口，交纏在一起的DNA便能如抽絲剝繭一樣從另一條鏈上解離。當然圖示的只是一種切割方式，事實上還有另一種切割方式，會導致不一樣的修復產(chǎn)物。為了方便理解我為什么說還有另一種切割方式，我們首先需要換個角度觀察HJ這個特殊的結(jié)構(gòu)。如下圖5（from wikipedia）所示，HJ實際上是由四條DNA鏈與隔壁鏈兩兩配對在一起所形成的，那么以對角線為準的切割方式就有兩種（此處推測應為對角線上的兩條DNA成對切割，否則連接產(chǎn)物會變得非常亂）。后經(jīng)考證，MUS81-EME1介導的切割的確是成對線存在的，參考文獻：Michael N. Boddy et al. (2001). Cell（這文章的第一作者明明是我的一個輪轉(zhuǎn)導師，為什么我之前沒看過這篇文章啊0.0）。一個HJ會有兩種切割方式，兩個HJ則會有四種不同的組合，但由于對稱性，最后的結(jié)果只會有兩種。為了方便理解，我將dHJ結(jié)構(gòu)中的每一個片段都進行了編號，如圖6（original）所示，同時在中間或者同時在上下的剪切會產(chǎn)生同樣的結(jié)果，而一邊在中間另一邊在上下也會導致同樣的產(chǎn)物（這里的中間上下只是為了方便理解而簡化了的圖中的切點位置）。對于兩條產(chǎn)物中的兩條鏈而言，若彼此沒有交換兩端的部分（中間鏈的交換不能視為交換，因為它們是同源的序列相同，所以即使交換了也沒有序列上的改變），則稱為non-crossover，圖6上半部分；對于下半部分而言，存在著序列交換，也就是相當于發(fā)生了一次重組，即crossover。這個概念其實剛開始我也糾結(jié)了很久，后來自己弄明白之后才發(fā)現(xiàn)很多文章里畫的模式圖都非常有誤導性?？傊?，non-crossover或者crossover都是基于是否發(fā)生了序列交換的概念，記住這一點應該就能對不同通路的產(chǎn)物歸屬于哪一類有個很清晰的理解了。其實關(guān)于這個crossover和non-crossover的概念，還有一個與之很相關(guān)的過程，即如何利用dHJ消解過程將質(zhì)粒插入到基因組中的特定位置，以后有空的話會講一講這個話題。

（4）

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（5）

（6）

到這里，HR介導的雙鏈斷裂修復過程就介紹的差不多了。圖7（Wright et.al，2018）是對以上介紹的通路的一個基本總結(jié)，實際情況要比這個復雜的多，可以說其中的每一個箭頭所代表的過程都凝聚了幾個科學家一生的心血。當然這些模型當中也存在一些亟待解答的問題，比如Sgs1-Top3-Rmi1復合物如何確定自己是在朝這正確的方向移動（要是反方向跑估計細胞就會gg），dHJ切割過程中是否成對存在等，HR這一過程仍待進一步的研究。

（7）