Cre-loxP介导的重组系统是一种强大的基因编辑工具，可以实现组织特异性基因编辑，因其高效性、准确性、快速性、时空特异性的优势，已广泛应用于转基因动物的构建。今天就一起来系统的认识一下Cre-loxP重组系统。
1. Cre/LoxP重组系统作用原理
① Cre重组酶和LoxP位点
Cre重组酶（Cyclization Recombination Enzyme）由大肠杆菌噬菌体P1的Cre基因编码，是由343个氨基酸组成的38kD的蛋白质。它不仅具有催化活性，而且与限制酶相似，能够特异性识别loxP位点。
LoxP（locus of X-overP1）位点长为34bp，包括两个13bp的反向重复序列和一个8bp的间隔区域。其中，反向重复序列是Cre重组酶的特异识别位点，而间隔区域决定了loxP位点的方向。
图1. Cre重组酶和LoxP位点
② Cre/LoxP重组系统诱导基因重组的方式
Cre/LoxP系统存在几种诱导重组的方式，这是基于Cre重组酶与loxP位点的相互作用而实现的。
当基因组内存在loxP位点时，一旦有Cre重组酶，便会结合到loxP位点两端的反向重复序列区形成二聚体。此二聚体与其他loxP位点的二聚体结合，进而形成四聚体。随后，loxP位点之间的DNA被Cre重组酶切下，切口在DNA连接酶的作用下重新连接。重组的结果取决于loxP位点的位置和方向。主要存在几下几种重组方式：
（1） 两个loxP位点位于同一条DNA链上且方向相同，Cre重组酶敲除loxP间的序列；
（2） 两个loxP位点位于同一条DNA链上且方向相反，Cre重组酶诱导loxP间的序列翻转；
（3） 两个loxP位点位于不同的DNA链或染色体上，Cre重组酶诱导两条DNA链发生交换或染色体易位；
（4） 四个loxP位点分别位于两条DNA链或染色体上，Cre重组酶诱导loxP间的序列互换。
图2. Cre/LoxP诱导基因重组的方式
2. Cre/LoxP重组系统的优势
之所以Cre/LoxP重组系统在转基因动物方面得到广泛的应用，因其具有非常明显的优势。主要体现在：高效性、准确性、快速性、时空特异。
图3. Cre/LoxP重组系统的优势
3. Cre/LoxP重组系统在转基因中的应用
由于Cre/LoxP重组系统高效简单的作用方式，它已在基因定点删除、外源基因定点整合、疾病动物模型建立、筛选高效表达基因座等方面得到了有效利用，成为体内外DNA重组的有力工具。
图4. Cre/LoxP重组系统在转基因中的应用
4. 病毒依赖的基因重组的优势
应用Cre/LoxP重组系统较为常见的形式是两种转基因动物的杂交。一般的策略为：
（1）利用原核注射的方法获得转基因“Cre小鼠”。一般利用特定启动子控制此小鼠的Cre重组酶的表达；
（2）通过置换型载体的同源重组，在胚胎干细胞中向靶位点引入选择标记基因，并在其两侧引入两个loxP位点，要求两条同源染色体都带有loxP位点，且不能干扰靶基因的转录。将此胚胎干细胞注入假孕母鼠中，发育成“floxed小鼠”；
（3）“Cre小鼠”与“floxed小鼠”交配，产生的后代体内，Cre重组酶会与loxP位点发生作用，导致基因重组。
虽然此法具备了Cre/LoxP重组系统的高效、特异的重组，但存在许多不足：
● 成本高
● 耗时长
● 区域或组织特异型不高
目前，由于病毒依赖的基因重组能否克服转基因动物的诸多不足，从而成为越来越多科研工作者的新选择。
病毒依赖的Cre/LoxP重组系统的策略为：
（1）通过转基因动物办法获得一只“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重组酶元件。
此方法优势明显：
● 更少的花费
● 更短的实验周期
● 更强的区域特异性