Genetische recombinatie

Genetische recombinatie. Bron: Curran919, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Wat is genetische recombinatie?

De genetische recombinatie Het is het proces waardoor nucleïnezuurmoleculen fragmenten uitwisselen, een nieuw molecuul genereren. Het is heel gebruikelijk in DNA, maar RNA kan ook recombineren. De recombinatie is na de mutatie de belangrijkste bron van genetische variabiliteit.

DNA neemt deel aan verschillende biochemische processen. Tijdens replicatie dient het als een vorm voor het genereren van twee nieuwe DNA -moleculen. Bij transcriptie maakt het mogelijk om RNA -moleculen te genereren uit specifieke gebieden die worden bestuurd door een promotor.

Maar daarnaast kan DNA ook fragmenten uitwisselen. Door dit proces genereert het nieuwe combinaties die niet het product zijn van de twee eerdere processen, of bemesting.

Elk recombinatieproces omvat breuk en vereniging van DNA -moleculen die deelnemen aan het proces. Dit mechanisme varieert afhankelijk van het recombinatiesubstraat, de enzymen die deelnemen aan het proces en het mechanisme van de uitvoering ervan.

De recombinatie hangt in het algemeen af ​​van het bestaan ​​van complementaire, vergelijkbare (zo niet identieke) regio's, of homoloog tussen de moleculen die recombineren. In het geval waarin moleculen recombineren in processen die niet worden geleid door homologie, wordt gezegd dat recombinatie niet homoloog is.

Als de homologie een zeer kort gebied in beide moleculen omvat, wordt gezegd dat recombinatie plaatsspecifiek is.

Soorten genetische recombinatie

Site-specifieke recombinatie

In de recombinatieplaatsspecifieke plaats hebben twee DNA-moleculen, over het algemeen niet homoloog, een korte sequentie die beide gemeen hebben. Deze volgorde is het doelwit van een enzym van specifieke snit en splicing.

Het enzym, in staat om deze volgorde te herkennen en niet een andere, snijdt het in een bepaalde plaats in beide moleculen. Wissel met behulp van enkele andere factoren de DNA -banden uit van de twee deelnemende moleculen en vormt een couintegrado.

Het kan u van dienst zijn: euploidía: oorsprong, typen en gevolgen

Homologe recombinatie

Homologe recombinatie wordt geverifieerd tussen DNA -moleculen die ten minste ongeveer 40 nucleotiden met volledige of bijna volledige overeenkomst delen. Om het recombinatieproces uit te voeren, moet ten minste één endonuclease deelnemen.

Endonucleas zijn enzymen die interne sneden in DNA genereren. Sommigen doen het om door te gaan met het afbreken van DNA. Anderen, zoals in het geval van recombinatie, doen dit om een ​​deuk in het DNA te genereren.

Met deze unieke deuk kunt u een eenvoudig band -DNA verwerken met een gratis einde. Met dit vrije uiteinde, georiënteerd door een recombinase, kan een eenvoudige band een dubbel DNA binnenvallen waarin de ingezeten band er identiek aan wordt verplaatst.

Dit is het punt van verknoping, of kruising, tussen een donor-DNA-molecuul ("indringer") en een andere ontvanger.

Het enzym (recombinase) dat het proces van invasie en uitwisseling van banden uitvoert in Escherichia coli Het wordt verzameld genoemd. Er zijn andere homologe eiwitten in prokaryoten, zoals archaeas. In eukaryoten wordt het equivalente enzym rad51 genoemd.

Zodra de invasieve band de bewoner verplaatst, werkt deze samen met de band die eenvoudig was in de donorgolecule. Beide punten worden verzegeld door actie van een ligase.

Nu hebben we een DNA van hybride banden (een donorband en een ontvangende band, van verschillende oorsprong) geflankeerd door DNA -donor en DNA -ontvanger. De cross -linking -punten (quismas) bewegen in beide richtingen ten minste 200 bp.

Elk kruisverkoppelingspunt vormt wat bekend staat als de Holliday -structuur (Cruciform DNA -product van een recombinatie -gebeurtenis).

Dit kruisvormige DNA moet worden opgelost door andere endonucleasen. Hybride of chimeer DNA van deze structuur kan op twee manieren worden opgelost. Als de tweede endonucleotidale snede plaatsvindt in dezelfde band waarin de eerste plaatsvond, wordt recombinatie niet gegenereerd. Als de tweede snede plaatsvindt in de andere band, zijn de resulterende producten recombinant.

Het kan je van dienst zijn: monoploidy: hoe het gebeurt, organismen, frequentie en nut

Niet -homologe recombinatie

Ten slotte zijn er recombinatieprocessen die niet afhankelijk zijn van de gelijkenis in de volgorde van de deelnemende moleculen. In eukaryoten is het erg belangrijk, bijvoorbeeld recombinatie van niet -homologe doelen.

Dit gebeurt met DNA -fragmenten met dubbele bandbreuken in het DNA. Deze worden "gerepareerd" door de cel en verbinden andere fragmenten gelijkelijk met dubbele bandpauzes.

Deze moleculen moeten echter niet noodzakelijkerwijs vergelijkbaar zijn met deelname aan dit recombinatieproces. Dat wil zeggen, bij het repareren van de schade kan de cel niet -gerelateerd DNA verenigen, waardoor een echt nieuw molecuul ontstaat (recombinant). 

Belang van recombinatie

Belang als oorzaak: DNA -replicatie en reparatie

De recombinatie garandeert de loyaliteit van DNA -informatie tijdens en na het replicatieproces. De recombinatie detecteert DNA -schade tijdens het creëren van nieuwe banden in deze extreem lange macromolecule.

Omdat elke band zijn eigen informatie heeft, en die van zijn complementaire, garandeert de recombinatie dat er geen verloren gaat. Elk fungeert als getuige van de ander. Evenzo is in diploïde organismen een homoloog chromosoom een ​​getuige van zijn broer, en vice versa.

Aan de andere kant, zodra het DNA is gerepliceerd, zijn de mechanismen voor het herstellen van de schade van dit molecuul gevarieerd. Sommige zijn direct (het werkt rechtstreeks op het letsel) en andere zijn indirect.

Indirecte reparatiemechanismen zijn afhankelijk van recombinatie om uit te voeren. Dat wil zeggen, om de schade in een DNA -molecuul te herstellen, wordt een ander homoloog molecuul gebruikt. Dit zou fungeren in herstelrecombinatie als een schimmel die schade heeft geleden.

Het kan je van dienst zijn: zelf -opleair

Belang als gevolg: het genereren van genetische variabiliteit

Recombinatie is in staat om een ​​enorme chromosomale variabiliteit te creëren tijdens meiose. Somatische recombinatie genereert ook variabiliteit, zoals in het geval van antilichamen in gewervelde dieren.

In veel organismen is meiose gamatisch. In organismen met seksuele reproductie wordt recombinatie een van de krachtigste manieren om variabiliteit te genereren.

Dat wil zeggen, tot de spontane mutatie en de segregatie van chromosomen, moet recombinatie worden toegevoegd als een ander genererend element van gamatische variabiliteit.

De integratie van bacteriofafische genomen door recombinatieplaatsspecifiek heeft daarentegen bijgedragen aan de remodellering van het genoom van zijn gastheerbacteriën.

Dit heeft bijgedragen aan het genereren van genomische variabiliteit en evolutie van deze belangrijke groep levende wezens.

Recombinatie en gezondheid

We hebben al gezien dat DNA kan worden gerepareerd, maar niet wat het schaadt. Eigenlijk kan bijna alles DNA beschadigen, beginnend met een defecte replicatie die niet is gecorrigeerd.

Maar verder kan het DNA worden beschadigd door UV -licht, ioniserende straling, vrije zuurstofradicaal.

Gelukkig moeten we het leven niet opgeven om DNA te beschermen. Bepaalde dingen moeten worden afgestudeerd, maar het grote werk wordt gedaan door de cel zelf. Deze DNA -schade -detectiemechanismen en hun reparatie hebben uiteraard een genetische basis en hun tekort, enorme gevolgen.

Ziekten gerelateerd aan defecten bij homologe recombinatie omvatten bijvoorbeeld Bloom- en Werner -syndromen, familie- en eierstokkanker, enz.

Referenties

1. Bell, J. C., Kowalczykowski, s. C. Mechanica en single-molecuul ondervraging van DNA-recombinatie. Jaaroverzicht van biochemie.
2. Prado, f. Homologe recombinatie: tot vork en verder. Genen.