Rekombinasi genetik

Rekombinasi genetik. Sumber: Curran919, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Apakah rekombinasi genetik?

The rekombinasi genetik Ia adalah proses yang mana molekul asid nukleik bertukar serpihan, menghasilkan molekul baru. Ia sangat biasa dalam DNA, tetapi RNA juga boleh digabungkan. Rekombinasi adalah, selepas mutasi, sumber kebolehubahan genetik yang paling penting.

DNA mengambil bahagian dalam proses biokimia yang berbeza. Semasa replikasi, ia berfungsi sebagai acuan untuk penjanaan dua molekul DNA baru. Dalam transkripsi, ia membolehkan untuk menjana molekul RNA dari kawasan tertentu yang dikawal oleh promoter.

Tetapi sebagai tambahan kepada ini, DNA juga dapat menukar serpihan. Melalui proses ini ia menghasilkan kombinasi baru yang bukan produk dari dua proses sebelumnya, atau persenyawaan.

Sebarang proses rekombinasi melibatkan pecah dan kesatuan molekul DNA yang mengambil bahagian dalam proses. Mekanisme ini berbeza -beza bergantung kepada substrat rekombinasi, enzim yang mengambil bahagian dalam proses, dan mekanisme pelaksanaannya.

Rekombinasi umumnya bergantung kepada kewujudan kawasan pelengkap, serupa (jika tidak sama), atau homolog antara molekul yang dikombinasikan. Dalam kes di mana molekul rekombin dalam proses yang tidak dipandu oleh homologi, dikatakan bahawa rekombinasi tidak homolog.

Sekiranya homologi melibatkan rantau yang sangat pendek yang terdapat dalam kedua-dua molekul, dikatakan bahawa rekombinasi adalah spesifik tapak.

Jenis penggabungan genetik

Rekombinasi khusus tapak

Di tapak rekombinasi khusus, dua molekul DNA, umumnya tidak homolog, mempunyai urutan pendek yang sama untuk kedua-duanya. Urutan ini adalah sasaran enzim pemotongan dan splicing tertentu.

Enzim, yang mampu mengenali urutan ini dan bukan yang lain, memotongnya ke tempat tertentu dalam kedua -dua molekul. Dengan bantuan beberapa faktor lain, bertukar kumpulan DNA dari dua molekul yang mengambil bahagian dan membentuk couintegrado.

Ia dapat melayani anda: Euploidía: Asal, Jenis dan Akibatnya

Rekombinasi homolog

Rekombinasi homolog disahkan antara molekul DNA yang berkongsi sekurang -kurangnya kira -kira 40 nukleotida kesamaan lengkap atau hampir lengkap. Untuk menjalankan proses penggabungan, sekurang -kurangnya satu endonuclease mesti mengambil bahagian.

Endonucleas adalah enzim yang menjana pemotongan dalaman dalam DNA. Ada yang melakukannya untuk meneruskan untuk menurunkan DNA. Lain -lain, seperti dalam kes rekombinasi, berbuat demikian untuk menghasilkan penyok dalam DNA.

Penyok yang unik ini membolehkan anda memproses DNA band yang mudah dengan akhir percuma. Akhir percuma ini, yang berorientasikan oleh rekombinase, membolehkan band mudah untuk menyerang DNA berganda menggantikan band pemastautin yang sama dengannya.

Ini adalah titik silang silang, atau persimpangan, antara molekul DNA penderma ("penceroboh") dan penerima lain.

Enzim (rekombinase) yang menjalankan proses pencerobohan dan pertukaran band di Escherichia coli Ia dipanggil mengumpul. Terdapat protein homolog lain dalam prokariot, seperti archaeas. Dalam eukariota, enzim setara dipanggil Rad51.

Sebaik sahaja jalur invasif menggantikan penduduk, ia berinteraksi dengan band yang mudah dalam molekul penderma. Kedua -dua titik dimeteraikan oleh tindakan ligase.

Sekarang kita mempunyai DNA band hibrid (band penderma dan band penerima, asal -usul yang berbeza) yang diapit oleh penderma DNA dan penerima DNA. Titik silang silang (quiasmas) bergerak ke kedua -dua arah sekurang -kurangnya 200 bp.

Setiap titik silang silang membentuk apa yang dikenali sebagai struktur holliday (produk DNA cruciform dari peristiwa rekombinasi).

DNA cruciform ini mesti diselesaikan oleh endonucleases lain. DNA hibrid atau chimeric struktur ini dapat diselesaikan dalam dua cara. Sekiranya pemotongan endonukleotidal kedua berlaku dalam jalur yang sama di mana yang pertama berlaku, rekombinasi tidak dijana. Sekiranya potongan kedua berlaku di band lain, produk yang dihasilkan adalah rekombinan.

Ia boleh melayani anda: monoploidy: bagaimana ia berlaku, organisma, kekerapan dan utiliti

Non -homologous rekombinasi

Akhirnya, terdapat proses rekombinasi yang tidak bergantung pada persamaan dalam urutan molekul yang mengambil bahagian. Dalam eukariota, ia sangat penting, sebagai contoh, penggabungan semula hujungnya.

Ini berlaku dengan serpihan DNA yang mempunyai rehat band berganda dalam DNA. Ini "diperbaiki" oleh sel, menyertai serpihan lain sama dengan rehat band berganda.

Walau bagaimanapun, molekul ini tidak semestinya sama dengan mengambil bahagian dalam proses penggabungan ini. Iaitu, apabila membaiki kerosakan, sel boleh menyatukan DNA yang tidak berkaitan, dengan itu mewujudkan molekul yang benar -benar baru (rekombinan). 

Kepentingan rekombinasi

Kepentingan sebagai punca: replikasi dan pembaikan DNA

Rekombinasi menjamin kesetiaan maklumat DNA semasa dan selepas proses replikasi. Rekombinasi mengesan kerosakan DNA semasa proses membuat band baru dalam makromolekul yang sangat panjang ini.

Oleh kerana setiap kumpulan mempunyai maklumat sendiri, dan pelengkapnya, rekombinasi menjamin bahawa tidak ada yang hilang. Masing -masing bertindak sebagai saksi yang lain. Begitu juga, dalam organisma diploid, kromosom homolog adalah saksi kepada saudaranya, dan sebaliknya.

Sebaliknya, apabila DNA telah direplikasi, mekanisme untuk membaiki kerosakan molekul ini berbeza -beza. Ada yang langsung (ia bertindak secara langsung pada kecederaan) dan yang lain tidak langsung.

Mekanisme pembaikan tidak langsung bergantung pada rekombinasi yang akan dijalankan. Iaitu, untuk membaiki kerosakan dalam molekul DNA, molekul homolog yang lain digunakan. Ini akan bertindak dalam penggabungan semula sebagai acuan yang mengalami kerosakan.

Ia dapat melayani anda: diri sendiri

Kepentingan sebagai akibat: penjanaan kebolehubahan genetik

Rekombinasi dapat mewujudkan kebolehubahan kromosom yang besar semasa meiosis. Penggabungan somatik juga menghasilkan kebolehubahan, seperti dalam kes antibodi dalam vertebrata.

Dalam banyak organisma, meiosis adalah gamatik. Dalam organisma dengan pembiakan seksual, rekombinasi akhirnya menjadi salah satu cara yang paling berkuasa untuk menghasilkan kebolehubahan.

Iaitu, kepada mutasi spontan dan pemisahan kromosom, rekombinasi mesti ditambah sebagai elemen penjanaan yang lain dari variasi gamatik.

Integrasi genom bacteriophaphic oleh tapak rekombinasi khusus, sebaliknya, telah menyumbang kepada pembentukan semula genom bakteria tuan rumahnya.

Ini telah menyumbang kepada penjanaan kebolehubahan genomik, dan evolusi, kumpulan penting makhluk hidup ini.

Rekombinasi dan kesihatan

Kami telah melihat bahawa DNA dapat diperbaiki, tetapi bukan apa yang merosakkannya. Sebenarnya, hampir semuanya boleh merosakkan DNA, bermula dengan replikasi yang rosak yang tidak diperbetulkan.

Tetapi di luar itu, DNA boleh rosak oleh cahaya UV, radiasi pengionan, radikal oksigen percuma.

Nasib baik, kita tidak boleh berputus asa untuk melindungi DNA. Perkara -perkara tertentu mesti ditolak, tetapi kerja besar dilakukan oleh sel itu sendiri. Mekanisme pengesanan kerosakan DNA ini, dan pembaikan mereka, jelas mempunyai asas genetik, dan kekurangan mereka, akibat yang besar.

Penyakit yang berkaitan dengan kecacatan dalam rekombinasi homolog termasuk, contohnya, mekar dan sindrom Werner, kanser keluarga dan ovari, dll.

Rujukan

1. Bell, j. C., Kowalczykowski, s. C. Mekanik dan soal siasat molekul tunggal rekombinasi DNA. Kajian Tahunan Biokimia.
2. Prado, f. Rekombinasi homolog: garpu dan seterusnya. Gen.