Genetisk rekombinasjon

Genetisk rekombinasjon. Kilde: Curran919, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Hva er genetisk rekombinasjon?

De Genetisk rekombinasjon Det er prosessen der nukleinsyremolekyler utveksler fragmenter, og genererer et nytt molekyl. Det er veldig vanlig i DNA, men RNA kan også rekombinere. Rekombinasjonen er, etter mutasjonen, den viktigste kilden til genetisk variabilitet.

DNA deltar i forskjellige biokjemiske prosesser. Under replikering fungerer det som en form for generering av to nye DNA -molekyler. I transkripsjon tillater det å generere RNA -molekyler fra spesifikke regioner kontrollert av en promoter.

Men i tillegg til dette, er DNA også i stand til å utveksle fragmenter. Gjennom denne prosessen genererer den nye kombinasjoner som ikke er et produkt av de to tidligere prosessene, eller befruktning.

Enhver rekombinasjonsprosess innebærer brudd og forening av DNA -molekyler som deltar i prosessen. Denne mekanismen varierer avhengig av rekombinasjonssubstratet, enzymene som deltar i prosessen, og mekanismen for utførelsen.

Rekombinasjonen avhenger generelt av eksistensen av komplementære, lignende (om ikke identiske) regioner, eller homolog mellom molekylene som rekombin. I tilfelle der molekyler rekombinerer i prosesser som ikke er styrt av homologi, sies det at rekombinasjon ikke er homolog.

Hvis homologien involverer en veldig kort region som er til stede i begge molekyler, sies det at rekombinasjon er stedsspesifikk.

Typer genetisk rekombinasjon

Stedsspesifikk rekombinasjon

I rekombinasjonsstedsspesifikke har to DNA-molekyler, generelt ikke homolog, en kort sekvens som er felles for begge. Denne sekvensen er målet for et enzym av spesifikt kutt og skjøting.

Enzymet, som er i stand til å gjenkjenne denne sekvensen og ikke en annen, kutter den til et bestemt sted i begge molekyler. Ved hjelp av noen andre faktorer, utveksle DNA -båndene til de to deltakende molekylene og danner en couintegrado.

Det kan tjene deg: Euploidía: Origin, typer og konsekvenser

Homolog rekombinasjon

Homolog rekombinasjon verifiseres mellom DNA -molekyler som deler minst 40 nukleotider av fullstendig eller nesten fullstendig likhet. For å utføre rekombinasjonsprosessen, må minst en endonuklease delta.

Endonucleas er enzymer som genererer interne kutt i DNA. Noen gjør det for å fortsette å fornedre DNA. Andre, som i tilfelle av rekombinasjon, gjør det for å generere en bukke i DNA.

Denne unike bukten lar deg behandle et enkelt bånd -DNA med en gratis ende. Denne frie enden, orientert av en rekombinase, lar et enkelt bånd invadere et dobbelt DNA som fortrenger beboerbandet som er identisk med det.

Dette er poenget med tverrbinding, eller kryssing, mellom et donor-DNA-molekyl ("Invader") og en annen mottaker.

Enzymet (rekombinase) som utfører prosessen med invasjon og utveksling av bånd i Escherichia coli Det kalles samle. Det er andre homologe proteiner i prokaryoter, for eksempel archaeas. I eukaryoter kalles det ekvivalente enzymet Rad51.

Når det invasive båndet fortrenger beboeren, samhandler det med bandet som var enkelt i givermolekylet. Begge punktene er forseglet ved handling av en ligase.

Nå har vi et DNA av hybridbånd (et giverbånd og et mottakende bånd, med forskjellig opprinnelse) flankert av DNA -donor og DNA -mottaker. Cross -Plinking Points (Quiasmas) beveger seg i begge retninger minst 200 bp.

Hvert kryss -koblingspunkt danner det som er kjent som Holliday -strukturen (korsform DNA -produkt av en rekombinasjonshendelse).

Dette korsformede DNA må løses ved andre endonukleaser. Hybrid eller kimær DNA i denne strukturen kan løses på to måter. Hvis det andre endonukleotidale kuttet skjer i samme bånd som det første skjedde, genereres ikke rekombinasjon. Hvis det andre snittet oppstår i det andre båndet, er de resulterende produktene rekombinante.

Det kan tjene deg: monoploidi: hvordan det skjer, organismer, frekvens og nytteverdi

Ikke -homolog rekombinasjon

Til slutt er det rekombinasjonsprosesser som ikke er avhengig av likheten i sekvensen til de deltakende molekylene. I eukaryoter er det veldig viktig, for eksempel rekombinasjon av ikke -homologe ender.

Dette skjer med DNA -fragmenter som har doble båndpauser i DNA. Disse blir "reparert" av cellen, og blir med andre fragmenter likt med dobbeltbåndpauser.

Imidlertid bør disse molekylene ikke nødvendigvis være lik å delta i denne rekombinasjonsprosessen. Det vil si at når du reparerer skaden, kan cellen forene ikke -relatert DNA, og dermed skape et virkelig nytt molekyl (rekombinant). 

Viktigheten av rekombinasjon

Betydning som årsak: DNA -replikasjon og reparasjon

Rekombinasjonen garanterer lojaliteten til DNA -informasjon under og etter replikasjonsprosessen. Rekombinasjonen oppdager DNA -skade under prosessen med å lage nye bånd i dette ekstremt lange makromolekylet.

Ettersom hvert band har sin egen informasjon, og det av dets komplementære, garanterer rekombinasjonen at ingen går tapt. Hver fungerer som et vitne til den andre. Tilsvarende, i diploide organismer, er et homologt kromosom et vitne til broren sin, og omvendt.

På den annen side, når DNAet er blitt replikert, varieres mekanismene for å reparere skaden på dette molekylet. Noen er direkte (det virker direkte på skaden) og andre er indirekte.

Indirekte reparasjonsmekanismer avhenger av rekombinasjon som skal utføres. Det vil si for å reparere skaden i et DNA -molekyl, brukes et annet homologt molekyl. Dette ville fungere i reparativ rekombinasjon som en form som har fått skade.

Det kan tjene deg: Selvopptak

Viktighet som en konsekvens: generering av genetisk variabilitet

Rekombinasjon er i stand til å skape en enorm kromosomvariabilitet under meiose. Somatisk rekombinasjon genererer også variabilitet, som for antistoffer i virveldyr.

I mange organismer er meiose gamatisk. I organismer med seksuell reproduksjon ender rekombinasjon med å være en av de kraftigste måtene å generere variabilitet.

Det vil si for den spontane mutasjonen og segregeringen av kromosomer, må rekombinasjon legges til som et annet genererende element i gamatisk variabilitet.

Integrasjonen av bakteriofafiske genomer ved rekombinasjonsstedsspesifikk, derimot, har bidratt til ombygging av genomet til vertsbakteriene.

Dette har bidratt til generering av genomisk variabilitet og evolusjon, av denne viktige gruppen av levende vesener.

Rekombinasjon og helse

Vi har allerede sett at DNA kan repareres, men ikke hva som skader det. Egentlig kan nesten alt skade DNA, med en mangelfull replikering som ikke er korrigert.

Men utover det kan DNA bli skadet av UV -lys, ioniserende stråling, fri oksygenradikal.

Heldigvis må vi ikke gi opp å leve for å beskytte DNA. Visse ting må avkalles, men det store arbeidet gjøres av selve cellen. Disse DNA -skadedeteksjonsmekanismene, og deres reparasjon, har åpenbart et genetisk grunnlag, og deres mangel, enorme konsekvenser.

Sykdommer relatert til feil i homolog rekombinasjon inkluderer for eksempel blomstring og Werner -syndromer, familie- og eggstokkreft, etc.

Referanser

1. Bell, J. C., Kowalczykowski, s. C. Mekanikk og avhør av enkeltmolekyl av DNA-rekombinasjon. Årlig gjennomgang av biokjemi.
2. Prado, f. Homolog rekombinasjon: å gaffel og utover. Gener.