从名字就能知道这套系统的两个主要组成部分：

环化重组酶（Cre, cyclization recombinase），是酪氨酸位点特异性重组酶之一，能催化两个DNA识别位点之间的位点特异性重组。Cre重组酶来源于P1噬菌体，由 343个氨基酸组成，能特异性地识别Lox位点。除Cre以外，此类重组酶还有Flp（flipase）和Dre（D6特异性重组酶）。

Cre重组酶识别的回文DNA位点，也叫loxP (locus of X-over P1) 位点，长34bp，其特征结构为 ATAACTTCGTATA -NNNTANNN-TATACGAAGTTAT。两边反向互补的13个碱基为Cre重组酶的识别序列，中间的8个碱基为重组发生位置，这也决定了loxP的方向。N表示可变碱基，不同的碱基选择可形成不同的 Lox位点，除了野生型loxP，常见的还有 Lox2272，Lox511，Lox5171等。

图1 . loxP位点及其突变体位点（图片来自Ref.1）

在同一个 DNA 分子上，根据Lox位点的位置与方向，可能会发生3种不同的重组事件：

（1）切除：当两个Lox位点在同一染色体上且方向相同时，将切除同向Lox位点之间的DNA序列。

（2）反转：当两个Lox位点位于同一染色体上且方向相反时，两个Lox位点之间的序列发生序列反转，即颠倒。

（3）易位：如果两个Lox位点位于不同的染色体上且方向相同，将导致2条染色体上DNA片段的交换。

图2. Cre的重组机制。A）loxP位点的基本结构。红色箭头指示loxP位点的方向。B）Cre-loxP介导的易位重组。C）左图示Cre介导两同向loxP位点间的切除重组。右图示Cre介导两反向loxP位点间的反转重组。（图片来自Ref.2）

Cre-lox系统通常包括两种小鼠：一是Cre工具鼠，该小鼠中的Cre重组酶由特定启动子驱动，可在特定细胞或组织表达Cre重组酶；二是Flox小鼠，即在小鼠靶基因序列两侧带有Lox位点。将上述两种小鼠杂交繁育，子代中可以获得既带有Cre又带有Flox基因的小鼠，即基因条件性敲除或过表达小鼠。

基因条件性表达所需要的Flox小鼠，一般在靶基因与启动子之间有一个“终止盒”（lox-stop-lox）。这些Flox小鼠与细胞类型特异性表达Cre的转基因小鼠交配后获得的子代小鼠中，在每个表达Cre重组酶的细胞中，终止盒被Cre切除，因此仅在这些细胞中表达所需的转基因。

图3. 条件性基因表达小鼠原理示意图（图片来自Ref.3）

基因条件性敲除的Flox小鼠，一般在需要切除的DNA片段两侧带有同方向的两个Lox位点（lox-GENE-lox）。与细胞类型特异性Cre小鼠交配后，Cre 重组酶会识别Lox位点，导致靶基因被敲除。

图4. 条件性基因敲除小鼠原理示意图（图片来自Ref.3）

为了能够更准确地进行遗传功能研究，时间特异性的Cre-lox（也叫诱导型Cre-lox）被开发出来，可用于研究生物体发育过程特定阶段的基因功能，或用来进行谱系示踪等。常用诱导型Cre-lox系统有：

也叫他莫昔芬（Tam）诱导的Cre系统，将Cre与雌激素受体ER融合，可通过他莫昔芬（Tam）诱导Cre的重组活性。在没有他莫昔芬的情况下，CreER融合蛋白与热休克蛋白90（HSP90）相互作用并存在于细胞质中（图5.1）。给予他莫昔芬药物处理会破坏HSP90与CreER的相互作用（图5.2）。ER与Tam的相互作用诱导Cre的核易位（图5.3）。在细胞核中，CreER识别loxP位点（图5.4）并使组织X中的基因Y失活（图5.5）。CreERT2在体内对药物诱导的敏感性更高，因此一般优选使用CreERT2。

图5. 他莫昔芬（Tam）诱导的Cre系统。（图5-7来自Ref.4）

四环素诱导系统，也叫强力霉素（Dox，四环素衍生物）诱导的Cre系统。该系统有两种模式：Tet-on和Tet-off，分别是Dox依赖性Cre的激活和Dox依赖性Cre的失活。Tet系统包括以下元件：反向四环素控制反式激活因子（rtTA）；四环素控制反式激活因子（tTA）；四环素响应元件（TRE），通常是19个核苷酸的四环素操纵子（tetO）序列的7个重复，调节Cre基因的表达。Dox通常在小鼠的饲料或饮水中进行给药。

Cre;Tet-on系统：在Tet-on系统中，表达普遍存在的或组织特异性的启动子驱动的rtTA。在没有Dox的情况下，失活的rtTA无法与负责调控Cre基因的TRE序列结合，则Cre不表达。在Dox给药之后，Dox结合并激活rtTA。激活的rtTA与TRE序列结合并诱导Cre表达。

图6. Dox诱导的Cre;Tet-on系统。Dox给药才能打开Cre表达

Cre;Tet-off系统：另一方面，在Tet-off系统中，在没有Dox的情况下，激活的tTA能够结合Cre前的TRE序列并诱导Cre表达。而在Dox给药后，与Dox相互作用的tTA被灭活。灭活的rTA不再与TRE结合，因此Cre表达受到抑制。

图7.  Dox诱导的Cre;Tet-off系统。Dox给药后关闭Cre表达

南模生物可提供超过300多种自主产权Cre工具鼠，覆盖全身各类型的细胞组织，满足科研人员多样化的需求。同时，我们还在对Cre工具鼠进行全面的验证，目前已经完成了100多种Cre工具鼠的验证工作。