RecA蛋白在同源重組過程中扮演關(guān)鍵角色，通過催化堿基配對，形成雜種分子。它具有識別單鏈DNA的能力，并能將其與同源雙螺旋中的互補順序“退火”，同時將另一條鏈排擠出去，形成所謂的D環(huán)。RecBC酶則是由recB和recC基因編碼的，擁有DNA解旋和核酸酶活性。這種酶的獨特之處在于，它僅能在含有游離雙螺旋端的DNA分子上啟動其解旋作用。Holliday模型描述了同源重組的分子機制。首先，同源非姊妹染色單體的DNA分子在晚偶線期和早粗線期染色體配對時聯(lián)會在一起。接著，內(nèi)切核酸酶識別DNA分子上的相應(yīng)斷裂點，切斷磷酸二酯鍵，使兩個同源非姊妹染色體DNA分子各有一條鏈斷裂。隨后，斷裂游離端的氫鍵斷裂，離開互補單鏈，單鏈交換為重接做準備。內(nèi)切酶進一步作用，兩斷鏈游離端的氫鍵斷裂，離開互補單鏈，準備進行單鏈交換重接。在連接酶的作用下，斷裂以交替方式與另一斷裂點相互連接，形成一個交聯(lián)橋，這稱為Holliday中間體。在重組接點處，單鏈可以從一條雙螺旋進入另一條雙螺旋，重組接點像拉鏈一樣滑動，即重組接點可沿著兩條雙鏈移動。隨后，交聯(lián)橋旋轉(zhuǎn)180°形成“十”字形。接下來，在交聯(lián)部分斷開以消除交聯(lián)體，回復(fù)兩個線性DNA分子，形成Holliday結(jié)構(gòu)的異構(gòu)體。最后，Holliday中間體沿左右或上下方向拆分。如果左右切斷，即上連、下連，則產(chǎn)生的兩個異源雙鏈的兩側(cè)基因為AB和ab，保持親代類型；如果上下切斷，即左連、右連，則兩側(cè)基因為Ab和ab兩個重組類型。