Geneettinen rekombinaatio

Geneettinen rekombinaatio. Lähde: Curran919, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Mikä on geneettinen rekombinaatio?

Se geneettinen rekombinaatio Se on prosessi, jolla nukleiinihappomolekyylit vaihtavat fragmentteja, tuottaen uuden molekyylin. Se on hyvin yleistä DNA: ssa, mutta RNA voi myös yhdistää. Rekombinaatio on mutaation jälkeen tärkein geneettisen vaihtelun lähde.

DNA osallistuu erilaisiin biokemiallisiin prosesseihin. Replikaation aikana se toimii muotina kahden uuden DNA -molekyylin tuottamiseksi. Transkriptiossa se mahdollistaa RNA -molekyylien tuottamisen tietyistä alueista, joita promoottori hallitsee.

Mutta tämän lisäksi DNA pystyy myös vaihtamaan fragmentteja. Tämän prosessin kautta se tuottaa uusia yhdistelmiä, jotka eivät ole kahden aikaisemman prosessin tai hedelmöityksen tuote.

Mahdollinen rekombinaatioprosessi käsittää prosessiin osallistuvien DNA -molekyylien repeämä. Tämä mekanismi vaihtelee rekombinaatiosubstraatin, prosessiin osallistuvien entsyymien ja sen suorituskyvyn mekanismin mukaan.

Rekombinaatio riippuu yleensä komplementaaristen, samankaltaisten (ellei identtisten) alueiden olemassaolosta tai homologisista yhdistelmäisten molekyylien välillä. Siinä tapauksessa, että molekyylit yhdistyvät prosesseissa, joita homologia ei ohjaa, sanotaan, että rekombinaatio ei ole homologinen.

Jos homologiaan sisältyy hyvin lyhyt alue molemmissa molekyyleissä, sanotaan, että rekombinaatio on paikankohtaista.

Geneettisen rekombinaation tyypit

Paikkakohtainen rekombinaatio

Rekombinaatiokohdaspesifisissä kahdella DNA-molekyylillä, yleensä ei homologisia, on lyhyt sekvenssi, joka on yhteinen molemmille. Tämä sekvenssi on spesifisen leikkauksen ja silmukoinnin entsyymin kohde.

Entsyymi, joka pystyy tunnistamaan tämän sekvenssin eikä toisen, leikkaa sen tiettyyn paikkaan molemmissa molekyyleissä. Vaihda joidenkin muiden tekijöiden avulla kahden osallistuvan molekyylin DNA -kaistat ja muodostaa couintegradon.

Se voi palvella sinua: Euploidía: alkuperä, tyypit ja seuraukset

Homologinen rekombinaatio

Homologinen rekombinaatio varmistetaan DNA -molekyylien välillä, joilla on vähintään noin 40 kokonais- tai melkein täydellinen samankaltaisuus nukleotidia. Rekombinaatioprosessin toteuttamiseksi ainakin yhden endonukleaasin on osallistuttava.

Endonukleas on entsyymejä, jotka tuottavat sisäisiä leikkauksia DNA: ssa. Jotkut tekevät sen jatkaakseen DNA: n hajoamista. Toiset, kuten rekombinaation tapauksessa, tekevät niin luodaksesi hamman DNA: ssa.

Tämän ainutlaatuisen hampaiden avulla voit käsitellä yksinkertaisen kaista -DNA: n ilmaisella päällä. Tämä vapaa päämäärä, joka on suunnattu rekombinaasilla, antaa yksinkertaisen kaistan tunkeutua kaksinkertaiseen DNA: han, joka syrjäyttää sen identtisen asukaskaistan.

Tämä on silloivan tai ylittämisen kohta luovuttajan DNA-molekyylin ("Invader") ja toisen vastaanottimen välillä.

Entsyymi (rekombinaasi), joka toteuttaa hyökkäys- ja kaistojen vaihtoa Escherichia coli Sitä kutsutaan keräämään. Prokaryooteissa on muita homologisia proteiineja, kuten archaeas. Eukaryooteissa vastaavaa entsyymiä kutsutaan Rad51.

Kun invasiivinen kaista syrjäyttää asukkaan, se on vuorovaikutuksessa kaistan kanssa, joka oli yksinkertainen luovuttajamolekyylissä. Molemmat kohdat suljetaan ligaasin vaikutuksella.

Nyt meillä on DNA hybridibändejä (luovuttajabändi ja vastaanottava yhtye, eri alkuperät) DNA -luovuttajan ja DNA -vastaanottimen reunustavat. Ristipisteet (quiasmat) liikkuvat molemmissa suunnissa vähintään 200 bp.

Jokainen risti -linkkipiste muodostaa niin kutsutun Holliday -rakenteen (rekombinaatiotapahtuman ristikkäinen DNA -tuote).

Tämä ristinform -DNA on ratkaistava muilla endonukleaasilla. Tämän rakenteen hybridi tai kimeerinen DNA voidaan ratkaista kahdella tavalla. Jos toinen endonukleotidinen leikkaus tapahtuu samalla kaistalla, jolla ensimmäinen tapahtui, rekombinaatiota ei luoda. Jos toinen leikkaus tapahtuu toisella kaistalla, tuloksena olevat tuotteet ovat rekombinantteja.

Se voi palvella sinua: Monoploidy: Kuinka se tapahtuu, organismit, taajuus ja hyödyllisyys

Ei -homologinen rekombinaatio

Lopuksi on rekombinaatioprosesseja, jotka eivät riipu osallistuvien molekyylien sekvenssin samankaltaisuudesta. Eukaryooteissa se on erittäin tärkeää, esimerkiksi ei -homologisten päiden yhdistelmä.

Tämä tapahtuu DNA -fragmenteilla, joissa on kaksoiskaista katkaisut DNA: ssa. Ne "korjaa" solu, liittämällä muita fragmentteja tasa -arvoisesti kaksinaidoilla.

Näiden molekyylien ei kuitenkaan pitäisi välttämättä olla samanlaisia ​​kuin osallistuminen tähän rekombinaatioprosessiin. Toisin sanoen vaurioiden korjaamisessa solu voi yhdistää toisiinsa liittymättömät DNA: n, jolloin luomalla todella uusi molekyyli (rekombinantti). 

Rekombinaation merkitys

Merkitys syynä: DNA: n replikaatio ja korjaus

Rekombinaatio takaa DNA -tietojen uskollisuuden replikaatioprosessin aikana ja sen jälkeen. Rekombinaatio havaitsee DNA -vauriot uusien kaistojen luomisprosessin aikana tässä erittäin pitkässä makromolekyylissä.

Koska jokaisella bändillä on omat ja täydentävän tietonsa, rekombinaatio takaa, että ketään ei menetetä. Kukin toimii toisen todistajana. Samoin diploidisissa organismeissa homologinen kromosomi on hänen veljensä todistaja ja päinvastoin.

Toisaalta, kun DNA on toistettu, tämän molekyylin vaurioiden korjausmekanismit vaihtelevat. Jotkut ovat suoria (se vaikuttaa suoraan loukkaantumiseen) ja toiset ovat epäsuoria.

Epäsuorat korjausmekanismit riippuvat suoritettavasta rekombinaatiosta. Eli DNA -molekyylin vaurioiden korjaamiseksi käytetään toista homologista molekyyliä. Tämä toimisi korjattavassa rekombinaatiossa muotina, joka on kärsinyt vaurioita.

Se voi palvella sinua: itse -ooplear

Merkitys seurauksena: geneettisen vaihtelun luominen

Rekombinaatio pystyy luomaan valtavan kromosomaalisen vaihtelun meioosin aikana. Somaattinen rekombinaatio tuottaa myös vaihtelua, kuten selkärankaisten vasta -aineiden tapauksessa.

Monissa organismeissa meioosi on pelaaminen. Seksuaalisen lisääntymisen omaavissa organismeissa rekombinaatio lopulta on yksi tehokkaimmista tavoista tuottaa vaihtelevuus.

Toisin sanoen spontaaniin mutaatioon ja kromosomien segregaatioon on lisättävä yhdistelmää toisena generoivana elementissä pelaamisen variaatiosta.

Bakteriofafisten genomien integrointi rekombinaatiokohdaspesifisellä tavalla on toisaalta edistänyt isäntäbakteerien genomin uusimista.

Tämä on vaikuttanut tämän tärkeän elävien olentojen ryhmän genomisen vaihtelun ja evoluution luomiseen.

Rekombinaatio ja terveys

Olemme jo nähneet, että DNA voidaan korjata, mutta ei mikä vahingoittaa sitä. Itse asiassa melkein kaikki voi vahingoittaa DNA: ta, alkaen viallisella replikaatiolla, jota ei korjata.

Mutta sen lisäksi DNA: ta voi vaurioittaa UV -valoa, ionisoivaa säteilyä, vapaata happiradikaalia.

Onneksi emme saa luopua asumisesta DNA: n suojelemiseksi. Tietyt asiat on luoputtava, mutta iso työ tekee itse solu. Näillä DNA -vaurioiden havaitsemismekanismeilla ja niiden korjauksella on tietysti geneettinen perusta ja niiden puute, valtavat seuraukset.

Homologisen rekombinaation virheisiin liittyviin sairauksiin kuuluvat esimerkiksi Bloom- ja Werner -oireyhtymät, perhe- ja munasarjojen perhesyöpä jne.

Viitteet

1. Bell, J. C., Kowalczykowski, S. C. DNA-rekombinaation mekaniikka ja yksimolekyylin kuulustelu. Biokemian vuosikatsaus.
2. Prado, f. Homologinen rekombinaatio: haarukka ja sen jälkeen. Geenit.