Genetická rekombinácia

Genetická rekombinácia. Zdroj: Curran919, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Čo je genetická rekombinácia?

Ten genetická rekombinácia Je to proces, ktorým sa molekuly nukleových kyselín vymieňajú fragmenty a vytvárajú novú molekulu. Je to veľmi bežné v DNA, ale RNA môže tiež rekombinovať. Rekombinácia je po mutácii najdôležitejším zdrojom genetickej variability.

DNA sa podieľa na rôznych biochemických procesoch. Počas replikácie slúži ako forma na generovanie dvoch nových molekúl DNA. Pri transkripcii umožňuje generovať molekuly RNA zo špecifických oblastí kontrolovaných promótorom.

Ale okrem toho je DNA schopná vymeniť fragmenty. Prostredníctvom tohto procesu generuje nové kombinácie, ktoré nie sú produktom dvoch predchádzajúcich procesov, alebo hnojenie.

Akýkoľvek proces rekombinácie zahŕňa prasknutie a spojenie molekúl DNA, ktoré sa zúčastňujú tohto procesu. Tento mechanizmus sa líši v závislosti od substrátu rekombinácie, enzýmov, ktoré sa zúčastňujú na tomto procese, a mechanizmu jeho vykonávania.

Rekombinácia vo všeobecnosti závisí od existencie doplnkových, podobných (ak nie identických) oblastí alebo homológne medzi molekulami, ktoré rekombinujú. V prípade, že molekuly rekombínujú v procesoch, ktoré nie sú riadené homológiou, sa hovorí, že rekombinácia nie je homológna.

Ak homológia zahŕňa veľmi krátku oblasť prítomnú v oboch molekulách, hovorí sa, že rekombinácia je špecifická pre danú lokalitu.

Typy genetickej rekombinácie

Rekombinácia špecifická pre dané miesto

V rekombinácii špecifickej pre dané molekuly DNA majú všeobecne homológne krátku sekvenciu pre obidve. Táto sekvencia je cieľom enzýmu špecifického rezu a zostrihu.

Enzým, ktorý je schopný rozpoznať túto sekvenciu a nie iná, ju rozrezáva na konkrétne miesto v oboch molekulách. Pomocou niektorých ďalších faktorov vymieňajte DNA pásma týchto dvoch zúčastnených molekúl a tvorí couintegrado.

Môže vám slúžiť: euploidía: pôvod, typy a dôsledky

Homológna rekombinácia

Homológna rekombinácia sa overuje medzi molekulami DNA, ktoré zdieľajú najmenej asi 40 nukleotidov úplnej alebo takmer úplnej podobnosti. Na vykonanie procesu rekombinácie sa musí zúčastniť aspoň jedna endonukleáza.

Endonukleas sú enzýmy, ktoré vytvárajú vnútorné rezy v DNA. Niektorí to robia, aby pokračovali v degradácii DNA. Iní, ako v prípade rekombinácie, tak robia, aby ste v DNA vytvorili priehlbinu.

Tento jedinečný priehlbina vám umožňuje spracovať jednoduchú pásovú DNA s voľným koncom. Tento voľný koniec, orientovaný rekombinázou, umožňuje jednoduchému pásu napadnúť dvojitú DNA, ktorá s ňou presídli Resident Band identical.

Toto je bod kríženia alebo kríženia medzi molekula DNA („Invader“) a iným prijímačom).

Enzým (rekombináza), ktorý vykonáva proces invázie a výmeny pásov v Escherichia coli Nazýva sa to zbierať. V prokaryotoch sú ďalšie homológne proteíny, ako sú archaeas. V eukaryotoch sa ekvivalentný enzým nazýva RAD51.

Akonáhle invazívna skupina vytlačí rezidenta, interaguje s kapelou, ktorá bola v molekule darcu jednoduchá jednoduchá. Oba body sú zapečatené pôsobením ligázy.

Teraz máme DNA hybridných pásiem (darcovská skupina a prijímajúca skupina rôznych pôvodov) lemovanej DNA Donor a DNA prijímač. Krížové body (quiasmy) sa pohybujú v oboch smeroch najmenej 200 bp.

Každý krížový bod tvorí to, čo je známe ako Hollidayova štruktúra (Cruciform DNA produkt rekombinantnej udalosti).

Táto krížová DNA musí byť vyriešená inými endonukleámi. Hybridná alebo chimérická DNA tejto štruktúry je možné vyriešiť dvoma spôsobmi. Ak druhý endonukleotidálny rez sa stane v rovnakom pásme, v ktorom sa prvýkrát vyskytlo, rekombinácia sa nevytvorí. Ak sa v druhom pásme vyskytne druhý rez, výsledné produkty sú rekombinantné.

Môže vám slúžiť: Monoploidy: Ako sa to deje, organizmy, frekvencia a užitočnosť

Ne -homologická rekombinácia

Nakoniec existujú rekombinantné procesy, ktoré nezávisia od podobnosti v sekvencii zúčastnených molekúl. V eukaryotoch je veľmi dôležité, napríklad rekombinácia nehomologických koncov.

K tomu dochádza pri fragmentoch DNA, ktoré majú v DNA dvojité pásmo. Sú „opravené“ bunkou a spájajú sa rovnako s ostatnými fragmentmi s prestávkami dvojitých pásov.

Tieto molekuly by však nemali byť nevyhnutne podobné účasti na tomto procese rekombinácie. To znamená, že pri oprave poškodenia môže bunka zjednotiť nesúvisiacu DNA, čím sa vytvorí skutočne nová molekula (rekombinantná). 

Dôležitosť rekombinácie

Dôležitosť ako príčina: Replikácia a oprava DNA

Rekombinácia zaručuje lojalitu informácií o DNA počas a po procese replikácie. Rekombinácia detekuje poškodenie DNA počas procesu vytvárania nových pásiem v tejto extrémne dlhej makromolekule.

Pretože každá skupina má svoje vlastné informácie a informácie o svojom doplnku, rekombinácia zaručuje, že sa žiadna z nich nestratí. Každý koná ako svedok druhého. Podobne v diploidných organizmoch je homológny chromozóm svedkom jeho brata a naopak.

Na druhej strane, po replikovaní DNA sa mechanizmy na opravu poškodenia tejto molekuly líšia. Niektoré sú priame (koná priamo na zranenie) a iné sú nepriame.

Nepriame mechanizmy opravy závisia od vykonania rekombinácie. To znamená, že na opravu poškodenia v molekule DNA sa používa ďalšia homológna molekula. To by pôsobilo v reparatívnej rekombinácii ako forma, ktorá utrpela poškodenie.

Môže vám to slúžiť: sebaplear

Dôležitosť v dôsledku toho: tvorba genetickej variability

Rekombinácia je schopná vytvoriť obrovskú chromozomálnu variabilitu počas meiózy. Somatická rekombinácia tiež vytvára variabilitu, ako v prípade protilátok u stavovcov.

V mnohých organizmoch je meióza gamatická. V organizmoch so sexuálnou reprodukciou je rekombinácia jedným z najsilnejších spôsobov generovania variability.

To znamená, že k spontánnej mutácii a segregácii chromozómov sa musí rekombinácia pridať ako ďalší generujúci prvok gamatickej variability.

Na druhej strane integrácia bakteriofáfových genómov rekombináciou špecifickým pre rekombináciu, prispela k prestavbe genómu jeho hostiteľských baktérií.

To prispelo k tvorbe genomickej variability a vývoju tejto dôležitej skupiny živých bytostí.

Rekombinácia a zdravie

Už sme videli, že DNA sa dá opraviť, ale nie to, čo ju poškodzuje. V skutočnosti takmer všetko môže poškodiť DNA, počnúc defektnou replikáciou, ktorá nie je opravená.

Ale okrem toho môže byť DNA poškodená UV svetlom, ionizujúcim žiarením, voľným kyslíkovým radikálom.

Našťastie sa nesmieme vzdať života na ochranu DNA. Určité veci sa musia vzdať, ale veľkú prácu vykonáva samotná bunka. Tieto mechanizmy detekcie poškodenia DNA a ich opravy majú samozrejme genetický základ a ich nedostatok, obrovské následky.

Choroby súvisiace s defektmi v homológnej rekombinácii zahŕňajú napríklad Bloom a Wernerov syndrómy, rodinnú rakovinu a rakovinu rodiny vaječníkov atď.

Odkazy

1. Bell, J. C., Kowalczykowski, s. C. Mechanika a jednorazové vyšetrovanie rekombinácie DNA. Ročné preskúmanie biochémie.
2. Prado, f. Homológna rekombinácia: na vidličku a ďalej. Gény.