Genetska rekombinacija

Genetska rekombinacija. Vir: Curran919, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Kaj je genetska rekombinacija?

The genetska rekombinacija To je postopek, s katerim molekule nukleinske kisline izmenjujejo fragmente in ustvarjajo novo molekulo. Je zelo pogosta v DNK, vendar lahko RNA tudi rekombinira. Rekombinacija je po mutaciji najpomembnejši vir genetske variabilnosti.

DNK sodeluje v različnih biokemijskih procesih. Med replikacijo služi kot kalup za ustvarjanje dveh novih molekul DNK. V transkripciji omogoča ustvarjanje molekul RNA iz določenih regij, ki jih nadzira promotor.

Toda poleg tega lahko DNK izmenja tudi fragmente. S tem postopkom ustvarja nove kombinacije, ki niso produkt obeh prejšnjih procesov ali oploditev.

Vsak postopek rekombinacije vključuje rupturo in združitev molekul DNK, ki sodelujejo v postopku. Ta mehanizem se razlikuje glede na rekombinacijsko substrat, encime, ki sodelujejo v postopku, in mehanizma njegove izvedbe.

Rekombinacija je na splošno odvisna od obstoja komplementarnih, podobnih (če ne enakih) regij ali homolognih med molekulami, ki rekombinirajo. V primeru, v katerem molekule rekombinirajo v procesih, ki jih homologija ne vodi, naj bi rekombinacija ni homologna.

Če homologija vključuje zelo kratko regijo, ki je prisotna v obeh molekulah, naj bi rekombinacija specifična za mesto.

Vrste genetske rekombinacije

Rekombinacija, specifična za spletno mesto

V specifičnem mestu rekombinacije imata dve molekuli DNK, ki na splošno ni homologno, kratko zaporedje, ki so skupne obema. To zaporedje je tarča encima specifičnega reza in spajanja.

Encim, ki je sposoben prepoznati to zaporedje in ne drugega, ga razreže na določeno mesto v obeh molekulah. S pomočjo nekaterih drugih dejavnikov izmenjajte DNK pasove obeh sodelujočih molekul in tvori couintegrado.

Lahko vam služi: euploidía: izvor, vrste in posledice

Homologna rekombinacija

Homologna rekombinacija je preverjena med molekulami DNK, ki imajo vsaj približno 40 nukleotidov popolne ali skoraj popolne podobnosti. Da bi izvedli postopek rekombinacije, mora sodelovati vsaj ena endonukleaza.

Endonucleas so encimi, ki ustvarjajo notranje reze v DNK. Nekateri to storijo, da nadaljujejo z degradiranjem DNK. Drugi, kot v primeru rekombinacije, to storijo, da ustvarijo vdolbino v DNK.

Ta edinstven vdolbina vam omogoča, da obdelate preprost DNK pasu s prostim koncem. Ta prosti konec, usmerjen z rekombinazo, omogoča preprosti pasu, da vdre v dvojno DNK, ki premika rezidenčni pas, enak njemu.

To je točka križanja ali prečkanja med molekulo DNK darovalca ("Invader") in drugim sprejemnikom.

Encim (rekombinaza), ki izvaja proces invazije in izmenjave pasov v Escherichia coli Imenuje se zbiranje. V prokariotih obstajajo tudi drugi homologni proteini, na primer arhaje. V evkariotih se enakovredni encim imenuje Rad51.

Ko invazivni pas izpodriva stanovalca, sodeluje s skupino, ki je bila preprosta v molekuli darovalca. Obe točki sta zapečateni z delovanjem ligaze.

Zdaj imamo DNK hibridnih pasov (darovalski pas in sprejemni pas, iz različnih poreklov), ki ga obdajajo darovalec DNK in sprejemnik DNK. Točke navzkrižnega vezanja (quiasmas) se premikajo v obe smeri vsaj 200 bp.

Vsaka navzkrižna povezava tvori, kar je znano kot Holliday struktura (križarski produkt DNK prireditve).

Ta križna DNK mora rešiti druge endonukleaze. Hibridni ali himerni DNK te strukture je mogoče rešiti na dva načina. Če se drugi endonukleotidni rez zgodi v istem pasu, v katerem se je prvi zgodil, rekombinacija ne ustvari. Če se v drugem pasu pojavi drugi rez, so nastali izdelki rekombinantni.

Lahko vam služi: monoploidija: kako se zgodi, organizmi, frekvenca in uporabnost

Nehomološka rekombinacija

Končno obstajajo procesi rekombinacije, ki niso odvisni od podobnosti v zaporedju sodelujočih molekul. V evkariotih je na primer zelo pomembno rekombinacijo ne -homolognih koncev.

To se zgodi s fragmenti DNK, ki imajo dvojne prelome v DNK. Te celice jih "popravi", ki se z dvojnimi prelomi združijo z drugimi fragmenti.

Vendar te molekule ne bi smele biti nujno podobne sodelovanju v tem postopku rekombinacije. To pomeni, da lahko pri popravljanju škode združuje nepovezano DNK in tako ustvari res novo molekulo (rekombinantno). 

Pomen rekombinacije

Pomen kot vzrok: podvajanje in popravilo DNK

Rekombinacija zagotavlja zvestobo informacij o DNK med postopkom podvajanja in po njem. Rekombinacija odkrije poškodbe DNK med postopkom ustvarjanja novih pasov v tej izjemno dolgi makromolekuli.

Ker ima vsak bend svoje podatke in dopolnjevanje, rekombinacija zagotavlja, da se nobenega ne izgubi. Vsak deluje kot priča drugega. Podobno je v diploidnih organizmih homologni kromosom priča brata in obratno.

Po drugi strani pa so, ko je DNK ponovljena, mehanizmi za popravilo poškodbe te molekule raznoliki. Nekateri so neposredni (deluje neposredno na poškodbo), drugi pa so posredni.

Posredni mehanizmi popravila so odvisni od rekombinacije, ki jo je treba izvesti. To pomeni, da za popravilo poškodbe v molekuli DNK uporabljamo še eno homologno molekulo. To bi delovalo v popravilni rekombinaciji kot plesni, ki je utrpela škodo.

Lahko vam služi: samoo -toplear

Pomembnost: ustvarjanje genetske spremenljivosti

Rekombinacija lahko ustvari ogromno kromosomsko spremenljivost med mejozo. Somatska rekombinacija ustvarja tudi spremenljivost, kot v primeru protiteles pri vretenčarjih.

V mnogih organizmih je mejoza imatična. V organizmih s spolno reprodukcijo je rekombinacija eden najmočnejših načinov za ustvarjanje spremenljivosti.

To pomeni, da je treba za spontano mutacijo in segregacijo kromosomov dodati rekombinacijo kot še en generirani element gamatske spremenljivosti.

Vključevanje bakteriofafnih genomov z rekombinacijo specifičnega na drugi strani je prispevalo k preoblikovanju genoma svojih gostiteljskih bakterij.

To je prispevalo k ustvarjanju genomske spremenljivosti in evolucije te pomembne skupine živih bitij.

Rekombinacija in zdravje

Že smo videli, da je DNK mogoče popraviti, vendar ne, kaj ga poškoduje. Pravzaprav lahko skoraj vse poškoduje DNK, začenši z okvarjeno replikacijo, ki ni popravljena.

Toda zunaj tega lahko DNK poškoduje z UV svetlobo, ionizirajočim sevanjem, prostim kisikovim radikalom.

Na srečo se ne smemo odreči življenju, da bi zaščitili DNK. Določene stvari se je treba odreči, vendar veliko delo opravi sama celica. Ti mehanizmi za odkrivanje poškodb DNK in njihovo popravilo očitno imajo genetsko osnovo in njihovo pomanjkanje, ogromne posledice.

Bolezni, povezane z napakami v homologni rekombinaciji, vključujejo na primer sindrome Bloom in Werner, družinski in družinski rak jajčnikov itd.

Reference

1. Bell, j. C., Kowalczykowski, s. C. Mehanika in ene molekulske zasliševanja rekombinacije DNK. Letni pregled biokemije.
2. Prado, f. Homologna rekombinacija: vilice in naprej. Geni.