Cre-loxP介導的重組系統是一種強大的基因編輯工具，可以實現組織特異性基因編輯，因其高效性、準確性、快速性、時空特異性的優勢，已廣泛應用于轉基因動物的構建。今天就一起來系統的認識一下Cre-loxP重組系統。
1. Cre/LoxP重組系統作用原理
① Cre重組酶和LoxP位點
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Cre重組酶（Cyclization Recombination Enzyme）由大腸桿菌噬菌體P1的Cre基因編碼，是由343個氨基酸組成的38kD的蛋白質。它不僅具有催化活性，而且與限制酶相似，能夠特異性識別loxP位點。
LoxP（locus of X-overP1）位點長為34bp，包括兩個13bp的反向重復序列和一個8bp的間隔區域。其中，反向重復序列是Cre重組酶的特異識別位點，而間隔區域決定了loxP位點的方向。
圖1. Cre重組酶和LoxP位點
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② Cre/LoxP重組系統誘導基因重組的方式
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Cre/LoxP系統存在幾種誘導重組的方式，這是基于Cre重組酶與loxP位點的相互作用而實現的。
當基因組內存在loxP位點時，一旦有Cre重組酶，便會結合到loxP位點兩端的反向重復序列區形成二聚體。此二聚體與其他loxP位點的二聚體結合，進而形成四聚體。隨后，loxP位點之間的DNA被Cre重組酶切下，切口在DNA連接酶的作用下重新連接。重組的結果取決于loxP位點的位置和方向。主要存在幾下幾種重組方式：
（1） 兩個loxP位點位于同一條DNA鏈上且方向相同，Cre重組酶敲除loxP間的序列；
（2） 兩個loxP位點位于同一條DNA鏈上且方向相反，Cre重組酶誘導loxP間的序列翻轉；
（3） 兩個loxP位點位于不同的DNA鏈或染色體上，Cre重組酶誘導兩條DNA鏈發生交換或染色體易位；
（4） 四個loxP位點分別位于兩條DNA鏈或染色體上，Cre重組酶誘導loxP間的序列互換。
圖2. Cre/LoxP誘導基因重組的方式
2. Cre/LoxP重組系統的優勢
之所以Cre/LoxP重組系統在轉基因動物方面得到廣泛的應用，因其具有非常明顯的優勢。主要體現在：高效性、準確性、快速性、時空特異。
圖3. Cre/LoxP重組系統的優勢
3. Cre/LoxP重組系統在轉基因中的應用
由于Cre/LoxP重組系統高效簡單的作用方式，它已在基因定點刪除、外源基因定點整合、疾病動物模型建立、篩選高效表達基因座等方面得到了有效利用，成為體內外DNA重組的有力工具。
圖4. Cre/LoxP重組系統在轉基因中的應用
4. 病毒依賴的基因重組的優勢
應用Cre/LoxP重組系統較為常見的形式是兩種轉基因動物的雜交。一般的策略為：
（1）利用原核注射的方法獲得轉基因“Cre小鼠”。一般利用特定啟動子控制此小鼠的Cre重組酶的表達；
（2）通過置換型載體的同源重組，在胚胎干細胞中向靶位點引入選擇標記基因，并在其兩側引入兩個loxP位點，要求兩條同源染色體都帶有loxP位點，且不能干擾靶基因的轉錄。將此胚胎干細胞注入假孕母鼠中，發育成“floxed小鼠”；
（3）“Cre小鼠”與“floxed小鼠”交配，產生的后代體內，Cre重組酶會與loxP位點發生作用，導致基因重組。
雖然此法具備了Cre/LoxP重組系統的高效、特異的重組，但存在許多不足：
● 成本高
● 耗時長
● 區域或組織特異型不高
目前，由于病毒依賴的基因重組能否克服轉基因動物的諸多不足，從而成為越來越多科研工作者的新選擇。
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病毒依賴的Cre/LoxP重組系統的策略為：
（1）通過轉基因動物辦法獲得一只“Cre小鼠”或“floxed小鼠”；
（2）病毒注射此“Cre小鼠”或“floxed小鼠”，引入loxP或Cre重組酶元件。
此方法優勢明顯：
● 更少的花費
● 更短的實驗周期
● 更強的區域特異性