《BioEssays》：Mechanisms That Govern Recombinase Fidelity Control During Eukaryotic Homologous Recombination
同源重组（homologous recombination, HR）是一种DNA双链断裂修复途径，通过恢复因程序性损伤或自发性损伤而丢失的遗传信息来维持基因组完整性。作为一种模板指导过程，HR识别同源DNA序列以准确修复断裂的染色体，同时尽量减少不适当的重组事件。这一过程的核心是RecA家族重组酶。大多数真核生物在 mitosis 和 meiosis 期间使用Rad51，在meiosis期间使用Dmc1来定位并配对同源DNA序列。为确保高保真修复，真核生物进化出了调控蛋白网络，这些网络控制重组酶丝状体的组装、组织及链交换。在此，我们回顾了关于重组酶丝状体长度、结构及动力学如何影响同源重组保真度和结果的最新进展。我们讨论了它们在mitotic和meiotic重组中的不同作用，并提出进化如何塑造丝状体特性，以调节供体与受体DNA模板之间的相互作用，并促进准确的基因组维持。
**1 引言**
同源重组是一种基于模板的修复途径，其前提是寻找匹配的DNA片段来修复双链断裂（double-strand break, DSB）。该途径首先将断裂处切割成单链DNA片段，该片段可作为反应中的受体DNA（图1）。在酿酒酵母中，Mre11-Rad50-Xrs2复合物启动切割；在人类中，此功能由MRE11-RAD50-NBS1复合物执行。这些复合物负责拴系DNA、去除问题DNA末端并促进短程切割。长程末端切割由两条半冗余酶促途径完成，分别由外切酶1（ExoI）或Sgs1-Top3-Rmi1-Dna2复合物（人类中为Bloom-TOP3-RMI1-RMI2-DNA2）介导。在减数分裂期间，仅Exo1参与末端切割。切割后的单链DNA首先被复制蛋白A（replication protein A, RPA）覆盖，RPA是一种单链DNA结合蛋白，可保护DNA免受进一步断裂并激活DNA检查点激酶。随后，RPA被RecA家族重组酶取代。这些重组酶在单链DNA上形成丝状体，并在马达蛋白的辅助下形成突触前复合物（presynaptic complex, PSC）。这些丝状体以单链DNA为向导，在基因组中搜索匹配序列元件，该序列元件可在姐妹染色单体或同源染色体上找到。在有丝分裂修复中，搜索偏向于姐妹染色单体；在减数分裂修复中，搜索偏向于同源染色体。然而，在二倍体生物的两个生命周期阶段中，两种模板均可使用。
寻找匹配DNA序列的过程称为同源搜索，由RecA家族蛋白介导。这些酶不仅促进DNA链交换，还协助招募和组织有助于识别和选择同源序列的因子。一旦找到合适的同源序列，就会形成置换环（displacement loop, D-loop），并发生链交换。D-loop结构启动DNA合成，并恢复初始断裂处丢失的任何信息（图1）。
受体DNA的延伸产生了与DSB另一端（即第二末端）的同源性。修复的完成可通过若干不同途径进行，这些途径取决于对DNA第二末端的利用。如果第二末端退火之前D-loop被破坏，则反应将通过合成依赖性链退火（synthesis-dependent strand annealing, SDSA）或断裂诱导复制（break-induced replication, BIR）进行。或者，在D-loop被破坏之前捕获第二末端，导致Holliday连接体的形成。如果未找到末端，修复将通过BIR处理（图1）。
Holliday连接体中间体可通过拆分或溶解清除。两种结果都起始于新形成的DNA连接体的分支迁移。溶解发生在Sgs1-Top3-Rmi1（STR）复合物将分支聚合在一起之后，随后通过Top3-Rmi1的拓扑异构酶活性对DNA进行去连环化。溶解可防止供体与受体DNA之间的信息交换。相反，Holliday连接体拆分通过结构特异性核酸酶和连接酶的切割及连接发生。拆分可导致供体与受体DNA之间的DNA链交换，此结果可称为交叉（crossover）；若未交换DNA，则为非交叉（non-crossover）。
以上是真核蛋白介导的同源重组途径的总体概述。本综述的其余部分将聚焦于重组酶丝状体长度（包括突触前和突触后）如何调控重组反应保真度的具体方面。我们将同时讨论有丝分裂和减数分裂DNA修复中的相关内容。
**1.1 RecA家族丝状体长度与保真度**
在所有生命域中，受体单链DNA由RecA家族重组酶结合，即真细菌中的RecA、古菌中的RadA以及真核生物中的Rad51/Dmc1。在蛋白质序列水平上，真细菌RecA与Rad51/Dmc1的同一性约为20%，与古菌RadA的同一性也约为20%。相比之下，RadA与Rad51/Dmc1之间的序列同一性为40%–50%，表明古菌与真核重组酶之间的进化关系比其与真细菌对应物更近。Rad51和Dmc1源于真核生物早期祖先重组酶的基因复制事件，此后发生了特化。
不同域中的重组酶具有结构相似性，表明重组反应的保守性。结构上，所有RecA家族重组酶在受体DNA上形成螺旋丝状体，将DNA拉伸至B型DNA轮廓长度的1.5倍。丝状体形成需要ATP，且ATP在相邻RecA原体之间共享。丝状体形成可变的螺旋螺距（90至120 ?），具体取决于核苷酸辅因子的状态。ATP转化为ADP导致形成更长螺旋螺距的丝状体，这些丝状体在DNA上稳定性较低。拉伸结构对于在DNA上产生张力至关重要，张力松弛后使链配对反应在热力学上有利。
重组酶丝状体在单链DNA上的生长是一个严格调控的过程，对反应保真度有重要影响。一个常见的误解是，切割后的单链DNA长度与单个丝状体长度或连续丝状体中原体数目一一对应。情况可能并非如此，虽然重组酶可以形成较长的丝状体，但它们也可以在单链DNA上形成短的散布丝状体。散布丝状体之间的单链DNA连接区段提供的灵活性，通过允许三维空间中的片段间转移以及增加沿供体的接触潜力，提高了同源搜索的速度。在修复过程中，受体DNA的切割允许形成更多的重组酶丝状体。然而，过多的重组酶丝状体形成也可能带来问题，产生以DNA多次入侵形式出现的超重组事件。这些超重组结果可能导致基因组内的灾难性重排。因此，限制RecA/Rad51丝状体在单链DNA上的大小或密度对于维持同源重组保真度至关重要。
在酿酒酵母中，Rad51丝状体的成核和延伸通过Rad52和Rad55/57的协同努力实现，其中Rad52负责成核，Rad55/57负责延伸。此外，作为Shu复合物一部分的Rad51旁系同源物Psy3和Csm2也有贡献。在高等真核生物中，RAD51介导因子BRCA2与RAD51旁系同源物（包括RAD51B、RAD51C、RAD51D、XRCC2和XRCC3）协同调控RAD51丝状体的形成。在这两个系统中，这些蛋白协调Rad51丝状体的长度。这一调控的具体机制仍是当前研究领域。
在这些复合物构建Rad51丝状体的同时，解旋酶/转位酶蛋白积极拆解Rad51丝状体。最特征的观察Rad51丝状体形成逆转的系统是酿酒酵母中的Srs2解旋酶。这种SF1型解旋酶可以促进单链DNA上Rad51丝状体的破坏。基于诱变研究，Rad51丝状体长度的调控是解旋酶在重组反应中的主要作用。Rad51丝状体可能经历多轮拆解和重新组装，以促进跨基因组的远距离配对。通过阻止Rad51丝状体的失控生长，Srs2防止了毒性中间体的积累，并提高了重组反应的整体保真度。
在减数分裂期间，Dmc1的拆解不受Srs2活性的影响。然而，组装可能受Srs2影响，因为Dmc1丝状体形成依赖于Rad51。Dmc1和Rad51在体外和体内均形成分离的散布丝状体。这些协同丝状体在双链断裂两侧形成，Dmc1占据单链DNA的3'末端。目前尚不清楚Dmc1丝状体的长度是否通过拆解调节，或者是否仅通过芽殖酵母中的Mei5-Sae3复合物和人类系统中的BRCA2等因子的组装来控制。
**1.2 脱靶结合是一个问题**
重组酶通过非特异性结合在未受损双链DNA上形成丝状体也是一个问题，这可能通过损害染色体分离而产生毒性。真细菌和真核生物发展了不同的策略来处理这一问题。在细菌中，RecA对双链DNA的亲和力较差，单链DNA和双链DNA之间的结合竞争不是问题。高ATP水解速率进一步确保双链DNA结合不会引起严重问题，因为它限制了结合的寿命。相比之下，真核重组酶对双链DNA和单链DNA具有相当的亲和力，且ATP水解速率较慢，这可能导致丝状体滞留在双链DNA上。这些相互作用通常被认为是脱靶相互作用，但也有人认为它们模拟了D-loop处的突触后结构。此外，Rad51或Dmc1与双链DNA的不适当结合也可能减少可用于有效重组的重组酶蛋白库。因此，调节重组酶与双链DNA的结合对于确保有效的重组反应非常重要。Snf2家族的DNA马达蛋白可从双链DNA上移除Rad51和Dmc1。该组蛋白包括Rad54（RAD54L）、Rdh54（RAD54B）和Uls1（RAD54L2）。
Rad54和Rdh54是旁系同源物，可利用其马达功能直接去除双链DNA上的Rad51。Rdh54在非修复条件下执行此功能，但可能有助于HR期间Rad51的动态平衡。Rdh54是已知唯一能从双链DNA上移除Dmc1的转位酶。Rad54在链配对过程中活性显著更高，并可从D-loop的3'末端移除Rad51以促进DNA合成。Rad54的作用将在下文详述。Uls1是一种含有SUMO依赖性泛素连接酶结构域的Snf2 ATP酶，通过促进SUMO化Rad51的降解来控制Rad51水平，并被认为在HR修复的后期阶段起作用。总之，这些Snf2马达重塑Rad51丝状体，防止致病性双链DNA结合并减少染色体丢失。未来的工作应关注这些重塑酶在HR反应中的串扰。
**1.3 链配对的持续性**
同源搜索取决于重组酶丝状体在供体DNA上的动态结合/解离速率。单个重组酶丝状体促进的配对长度是控制受体与供体DNA之间整体链配对长度的最早因素。每个RecA/Rad51/Dmc1原体可结合三个核苷酸DNA，这些核苷酸被DNA结合域分隔。DNA的拉伸允许供体DNA的三联体碱基翻转，从而可被进入链识别。进入链的配对以及通过杂交使拉伸的供体DNA松弛，产生热力学上有利的事件。非同源或输出DNA链通过次级DNA结合位点稳定，该位点通过防止亲本供体双链体重退火，暂时增加链分离的有利性。动力学采样碱基需要8个核苷酸，稳定选择同源序列需要12个核苷酸。在RecA丝状体中，配对可随后在数千个核苷酸上进行，且链配对具有高度持续性。真核重组酶并非如此，Rad51和Dmc1在链配对过程中持续性较低。目前尚不清楚持续性配对是否进行至单个丝状体末端，或者是否可被中断，也不清楚ATP水解在配对过程中的作用。
RecA与Rad51之间持续性链配对的差异，促使需要解释Rad51如何促进稳定的链配对产物。据信，RecA能够促进更长的DNA配对片段，因为它能以防止重组反应自抑制的速率水解ATP。相比之下，Rad51的ATP酶活性太慢，无法防止这种情况。在真核生物中，一个提出的解决方案是Rad54对配对反应的贡献。已知Rad54可破坏Rad51丝状体并促进DNA分支迁移。假设是，马达的物理转位将通过诱导Rad51的ATP水解来促进配对，且配对片段将与Rad54马达沿供体DNA的持续性成正比（图2A）。通过破坏Rad51单体，Rad54可提供与RecA高水解速率相同的角色，使配对反应在真细菌和真核生物之间保守。该模型为真核生物中稳定D-loop以及使3'末端可及于DNA聚合酶提供了简单解决方案。
然而，存在另一种模型。最近研究表明，Rad54可以挤出DNA环，这些环略微解旋。Rad51对解旋DNA具有更高亲和力，供体DNA环的挤出可为多个短Rad51丝状体与供体配对提供平台。短且散布的丝状体可能具有与显著更长的Rad51丝状体相同的热力学稳定性，同时获得更高的三维柔性。短丝状体的组合将在DNA链交换时对供体DNA施加加和扭矩。这种累积扭矩可导致DNA熔解和D-loop形成（图2B）。通过形成环状结构允许短丝状体合作，这些丝状体可能更易于拆解，从而防止供体与受体之间的广泛接触。在该模型中，Rad54仍可从双链DNA上移走Rad51以创造3'末端可及性，但不必沿供体转位以产生延伸配对片段。相反，环的泵送为稳定的配对产物提供了平台。最终，区分这两种模型需要分离Rad54不同功能的突变体。
在减数分裂中，Rad51和Dmc1均在切割产物上形成丝状体以搜索同源性，其中Dmc1负责主要重组酶活性。有趣的是，在芽殖酵母减数分裂早期，Rad54被阻止与Rad51结合，并且Dmc1介导的链交换不需要Rad54。在人类中，RAD54L在生殖细胞中表达降低，提示类似的Rad54活性降低。减数分裂重组起始期间Rad54介导的链配对催化减少，可能反映了重组酶丝状体成熟为更长结构所需的时间。这种延迟可能创造一个更有利于同源染色体配对的动力学窗口，因为更长的结构导致染色体之间更强的桥连。在减数分裂中，Dmc1还得到Hop2-Mnd1复合物的辅助进行链配对，该复合物帮助维持与供体的接触。Rad54在减数分裂后期起作用，其活性可能归因于清理需要修复但不形成交叉的双链断裂。未来的工作需要理解Rad54在减数分裂中促进清理修复的作用。
**1.4 Rad51和Dmc1的争议**
所有RecA同源物包含两个DNA结合位点，它们沿丝状体协同作用。DNA结合位点I包含两个DNA结合环L1和L2，它们稳定受体DNA中的三联体堆叠，并插入供体双链体以促进进入链的碱基配对。先前，在大多数Rad51/Dmc1高分辨率结构中，L2缺乏明确的电子密度，导致人们认为该区域在链交换反应的后续步骤中是移动的。最近发表的结构解析了L2结构，显示其在链配对过程中具有高度构象异质性。值得注意的是，该区域是Rad51和Dmc1之间少数差异之一。先前研究在Rad51和Dmc1之间交换了L1、L2或两者。此外，特定氨基酸替换也在两种重组酶之间互换。有趣的是，Dmc1结合环在链交换过程中更有效地稳定错配。交换这些氨基酸导致活性转变，Rad51的链交换活性变得更像Dmc1，反之亦然。
氨基酸交换实验所证明的错配耐受性差异受到了严格审视，因为尚不清楚驱动两种重组酶之间错配耐受性差异的选择压力是什么。更近期的工作揭示，Dmc1比Rad51具有更快的链交换动力学，表明核苷酸配对可能更连续。对现有模型的一个潜在更新是，L1和L2之间的相互作用充当限制核苷酸配对的闸门。这可能部分解释Rad51和Dmc1之间明显的错配耐受性差异，因为更快、更持续的反应将获得足够多的新碱基对，即使在核苷酸错配存在下也能稳定配对事件。这种动力学差异可能允许两段DNA之间形成更稳定的连接。在Dmc1的情况下，这可能导致重组保真度降低。该差异的影响尚未在体内充分探索。
Rad51和Dmc1之间配对差异的进化原因仍不清楚。然而，古菌RadA更类似于Dmc1，且有证据表明Rad51可能在真核生物中进化出更高的严格性。该假说认为，Dmc1较低的保真度尽管看似缺点，但并未被选择消除，因为HR的高保真度是其相对于其他DSB修复机制的关键优势之一。相反，它被保守并限制在减数分裂中产生遗传多样性的专门作用。或者，Dmc1可能在DNA上形成更长的配对片段，这可能有利于形成染色体之间的连接。这创造了一种场景，即链配对长度在有丝分裂中被选择降低，而在减数分裂中被选择增加。未来的工作应专注于充分解释该模型。
**1.5 纠错**
提高D-loop形成速率本身会增加链配对过程中供体与受体DNA之间错配的潜力。错配的掺入可能挑战DNA修复反应的保真度。我们已讨论了保真度在配对早期阶段之前和期间如何维持。然而，有时错配DNA能通过更早的质量控制检查，导致同源异源双链体的形成。下面，我们将讨论同源重组如何被逆转，以及重组酶与促进链配对逆转的蛋白之间的相互作用。
首先，我们将讨论错配修复（mismatch repair, MMR）蛋白家族如何与HR接口以促进高保真修复。该家族的结构和功能在原核生物、真核生物甚至病毒中高度保守。在细菌中，参与HR的错配修复蛋白成员包括MutS和MutL。在酿酒酵母中，这些蛋白的相关同源物可进一步分为MutS alpha（Msh2-Msh6）、MutS beta（Msh2-Msh3）、MutL alpha（Mlh1-Pms1）和MutL gamma（Mlh1-Mlh3）。这些复合物作为专性异源二聚体发挥作用，并在错配修复过程中执行不同功能。通常，这些复合物被设计用于识别DNA复制过程中形成的错误。
它们参与HR的最早证据来自对RecA介导的同源异源DNA（即与受体不完全同源的供体DNA）链转移的干扰。该工作表明，RecA介导的异源双链体中的碱基配对在体外比B型DNA碱基配对更能容忍错配。然而，RecA介导的重组在体内偏好完全同源的底物，表明存在其他因子逆转同源重组。一种解释是MMR蛋白家族。使用大肠杆菌蛋白的体外链交换实验表明，MutS可以抑制链交换并阻断分支迁移。此活性由MutL增强。在这种情况下，MutL可能通过稳定MutS的四聚体形式来辅助MutS，四聚体是更有效的调节结构。MutL还增加了MutS在错配上的停留时间（从秒到分钟），这可能影响其调节下游重组中间体的能力。
MutL还可以通过阻断D-loop中入侵链的3'末端来限制链交换中间体的从头延伸，阻止DNA聚合酶进入。MutS-MutL共同作用可捕获重组中间体并招募UvrD，利用MutL ATPase活性使其单向解旋。在酵母中，Srs2是UvrD的直系同源物。MutS和MutL可能通过诱导DNA上的旋转约束并阻止异源双链体延伸来实现这一点。结合错配的MutS-MutL D-loop更稳定，可能等待另一种蛋白（如解旋酶）进入并逆转链交换。Msh2-Msh6识别碱基-碱基错配和小插入缺失环，而Msh2-Msh3对较大插入缺失环具有更高亲和力。Msh3和Msh6可能是各自复合物中识别错配的亚基，因为它们与MutS的DNA相互作用基序相比Msh2具有更高保守性。这如何影响链配对过程中的错配及其与重组酶的相互作用仍不清楚。人类MSH2-MSH6已被证明与模型D-loop结构相互作用。Rad51在此过程中的贡献仍然未知。然而，Rad51从DNA上移除的效率仍是一个主要假说，更有效的移除导致更高的保真度。
**1.6 新生D-loop的破坏**
HR中的大多数事件通过称为D-loop的三链中间体发生（图1）。近期工作聚焦于理解这些结构在酿酒酵母中的可逆性，重点关注解旋酶如何促进完全配对双链体的一般排斥。这些解旋酶在D-loop初始形成期间或D-loop经DNA复制延伸后起作用。逆转速率将受到供体与受体之间配对长度以及重组酶存在与否的影响。
在酿酒酵母中，解旋酶Sgs1、Mph1和Srs2有助于动态调节D-loop。Mph1在高等真核生物中的直系同源物是FANCM，而Sgs1的活性被分为多个RecQ解旋酶，包括Bloom（BLM）、RecQ5、Werner（WRN）和RecQ4。人类系统中没有已知的Srs2直接同源物。然而，FBH1在功能上相似。这些解旋酶通过动力学竞争发挥作用，动态调节D-loop捕获的效率。多项研究表明，Mph1可能对延伸D-loop的破坏影响更大，而Sgs1可能通过其与Top3-Rmi1的相互作用调节新生D-loop。这些发现建立在早期生化和遗传研究基础上，这些研究检查了这些解旋酶的纯化版本及其在体外调节D-loop稳定性的能力。该模型中的一个关键是区分新生和延伸D-loop，其中Sgs1和Mph1影响新生D-loop，而Srs2和Mph1影响延伸D-loop。
重要的是，D-loop内蛋白的组成可能影响破坏速率。例如，Mph1和Sgs1均可破坏由Rad51和Rad54占据的D-loop。相比之下，Srs2在Rad54和Rdh54存在时受到抑制，这与Srs2的早期或晚期作用一致。因此，重组酶丝状体的大小以及供体与受体DNA之间碱基配对的程度可能影响一般逆转的速率。
虽然Sgs1促进D-loop逆转，但它也防止有丝分裂和减数分裂重组过程中的异位修复，表明其逆转D-loop的能力是一种调节作用。Sgs1在D-loop逆转中的作用可能与其防止异位或不适当重组的能力有关。然而，D-loop逆转的物理机制仍不清楚。有证据表明，Sgs1的解旋酶活性和Top3的拓扑异构酶活性均为逆转所必需。在细菌中，RecQ解旋酶限制D-loop结构的长度，表明它可能调节核苷酸配对片段。调节结果的一种简单方式是推动链入侵过程中形成的DNA分支向DNA的3'末端移动，正如先前所提出的。然而，D-loop中间体的一般结构允许Top3-Rmi1的额外贡献。
Top3是一种1A型拓扑异构酶，可以松弛超螺旋DNA中的负超螺旋。在缺乏去连环化环的情况下，该酶更可能松弛负超螺旋DNA。然而，在存在去连环化环的情况下，该酶可以解开两条连环化的DNA分子。真核Rmi1含有一个去连环化环，可以排列在Top3门控上并稳定其开放构象，使Top3能够利用其拓扑异构酶活性在经典DSB修复过程中溶解重组中间体时去连环化连接的DNA分子。此活性参与联合分子的溶解，但限制了拓扑异构酶活性松弛负超螺旋DNA的能力。目前尚不清楚Top3-Rmi1的去连环化活性还是松弛活性是逆转异位修复位点或D-loop所必需的。解决这个问题需要分离这两种活性。
有趣的是，STR复合物不作用于由Dmc1组成的重组酶丝状体。最近研究表明，Mer3与Sgs1竞争结合Top3-Rmi1，并且这种与Mer3的关联可能帮助将Top3-Rmi1的D-loop逆转活性招募到Dmc1介导的D-loop中间体上。在供体与受体DNA之间错配异源双链体的背景下，这些中间体的调节可能会改变。然而，这仍然未知。
**1.7 不要复制你的邻居**
为了理解错配的影响以及三链中间体背景下D-loop逆转的需求，我们需要评估错配在修复过程中导致基因组改变的可能性。换句话说，系统的进化需求将取决于它对生长构成的挑战。例如，通过SDSA发生的修复结果，如果错配仅发生在链配对过程中，则不会将错配核苷酸掺入修复产物。这是因为在捕获DNA第二末端之前，初级D-loop已被破坏。因此，完成修复的复制将使用原始受体DNA完成合成，导致无缝修复（图3A）。相反，在DNA合成过程中掺入的错配将在第二末端捕获后持续存在。随着合成进行，支持受体链的复制后修复是沉默的，而支持原始供体链的修复可导致基因转换。然而，这不受Rad51/RecA介导的链交换影响，并且不会在初级链交换中间体中被识别为错配。
如果初级D-loop中间体在第二末端捕获之前未被破坏，则可能产生配对依赖性问题。如果初级D-loop存在错配，则输出链也将与受体DNA序列同源异源。因此，从输出链复制将导致产物在拆分或溶解时出现错配（图3B）。修复链中的错配随后将通过经典错配修复进行修复。因此，所得修复有机会将供体核苷酸插入修复产物，导致基因转换事件。
目前尚不清楚是否存在防止DNA第二末端复制错配的机制，或者在此背景下是否总是存在错配的机会。可能阻止错配掺入的候选蛋白包括Msh2-Msh6复合物。先前工作表明，芽殖酵母中MSH6的缺失导致HR结果增加，包括非交叉事件中基因转换片段长度增加和交叉事件增加。酵母中Msh2-Msh3、Pms1和Mlh2缺陷也已被证明可增加基因转换片段的长度。这些结果被推断为MMR蛋白可能作为物理屏障，其中MSH蛋白比MLH蛋白具有更显著的效果。屏障可能由Msh2-Msh6在错配上的停留时间增加形成，并通过与MLH蛋白的相互作用增强，如果该过程从原核生物保守，则阻断3'末端的延伸。
目前还不清楚重组酶是否对D-loop结构的成熟有直接贡献，以及这将如何影响D-loop内或破坏后的第二末端捕获。STR复合物可能通过其解旋酶活性或拓扑异构酶活性使Rad51不稳定来限制D-loop的大小。Sgs1已被证明在第二末端同源性有限时促进基于BIR的修复。功能上，这可能是由于初级D-loop的破坏，当第二末端足够长时促进类SDSA机制。这可能通过去除多余的Rad51、直接破坏配对产物或两者兼有而发生。Msh2-Msh6可能增加Sgs1的马达活性，以在检测到错配时促进更快的破坏。这可能将第二末端捕获限制在亲本D-loop之外，从而促进SDSA。这一想法仍是推测性的，未来的工作应专注于测试这种关系。
在初级三链中间体背景下进行的异源双链体排斥的大量工作使用了基于BIR的重组系统。如果链识别发生在基因组的异位区域，BIR期间发生的配对错配可能是有问题的。在这种情况下，复制可能将错误信息掺入断裂的染色体，导致插入或重排。如果复制片段保持较短，则可以避免此问题，这可能与重组酶在初级D-loop处的稳定性有关。使用BIR系统的初级链交换上的配对错配提供了直接证据，表明碱基配对的热力学决定稳定配对和修复合成。初级交换中间体中的DNA错配背景可能影响错配修复机器进入HR途径的时间和位置。MMR机器活性的作用可分为如何处理DNA错配，即在HR的延伸前和延伸后阶段之间。使用BIR系统的研究表明，如果在合成开始前识别出错配，则错配与同源片段长度的比例以及非同源尾巴的存在是决定排斥异源双链体的关键。因此，限制供体与受体DNA之间的接触量提高了重组反应的整体保真度。在所有情况下，当供体与受体DNA之间的配对保持较短时，高保真得以维持，从而避免需要拆解或逆转复杂的链交换中间体。由Rad51启动的链交换事件倾向于促进这些短配对片段。
**1.8 一切美好事物皆有终点**
总的来说，同源重组可以被视为一种高保真DNA修复途径。在大多数情况下，这是通过该途径在早期步骤中精心选择高同源性位点并减少复杂DNA中间体的普遍性来实现的。整体有丝分裂和减数分裂HR反应的保真度可能通过不同途径实现，并可能取决于它们各自的进化目标。有丝分裂HR是一种专门的DNA修复途径，受益于染色体之间有限的接触。相比之下，减数分裂HR旨在对齐染色体，这可能受益于配对过程中形成的广泛初级接触。两种途径都通过调节生物体内染色体的稳定性来发挥作用。未来的研究应专注于理解这两个系统之间如何进化以实现相似但独特的目标。
