Rekombinacja genetyczna – proces wymiany materiału genetycznego, w wyniku którego powstają nowe genotypy. Rekombinacja nie zwiększa puli genowej gatunku.
U organizmów wyższych rekombinacja zachodzi w wyniku niezależnej segregacji genów i crossing-over zachodzącego podczas profazy mejozy I, a także losowego łączenia się gamet. Dzięki temu potomstwo otrzymuje nową kombinację genów. Umożliwia też rozmnażającym się płciowo organizmom uniknięcie zapadki Mullera czyli zbytniego nagromadzenia się szkodliwych mutacji. U bakterii rekombinacja towarzyszy procesom transdukcji i transformacji.
Rekombinacja jest też metodą usuwania uszkodzeń nici DNA.
Spis treści |
Wyróżniamy 3 modele Rekombinacji homologicznej:
Podczas usuwania uszkodzenia jednoniciowe DNA łączy się z białkiem RecA. Białko RecA atakuje homologiczną cząsteczkę powodując lokalne rozplecenie heliksu i wytworzenie heterodupleksu. Odpowiednie pojedyncze nici dwu homologicznych cząsteczek DNA są nacinane przez Endonukleazy, powstają wolne końce i następuje rekombinacja typu crossing-over. Powstaje figura krzyżowa Robina Hollidaya, w której naprzeciw uszkodzenia jest nieuszkodzony odcinek, a luka w drugiej nici będzie połączona z nicią nieuszkodzoną. Jedna z nici krzyżuje się tworząc parę z komplementarną nicią homologicznego dupleksu. Następuje migracja rozgałęzienia w obu kierunkach (5' i 3'). Następuje rozdzielenie struktury Hollidaya i połączenie końców na dwa możliwe sposoby:
Rekombinacja rozpoczyna się od nacięcia jednej nici jednego z homologów. Następnie synteza DNA z końca 3’powoduje odsunięcie końca 5’przerwanej nici, a odsunięty koniec 5’dokonuje inwazji do nici homologicznej i odsuwa swój odpowiednik (utworzenie pętli D) który jest nukleolitycznie degradowany. Ligacja (połączenie) prowadzi do wytworzenia genetycznie niesymetrycznego połączenia Hollidaya (tylko jedna z podwójnych nici zawiera region heterodupleksowy). Jeśli dochodzi do migracji połączenia, to heterodupleksy powstaną na obu niciach. Rozdzielenie połączenia zachodzi jak w modelu Hollidaya (cięcie nici krzyżujących się lub nici niekrzyżujących) Odsunięcie jednej nici z dwuniciowego DNA podczas rekombinacji, nazywane jest pętlą D.
Rekombinację rozpoczyna dwuniciowe pęknięcie (DSB czyli Double Split Break) jednego z homologów. Następnie egzonukleaza 5’→3’ pozostawia na końcu 3’ wystające końce. Jeden z nich dokonuje inwazji do homologicznego dupleksu, odsuwa swój odpowiednik - powstaje pętla D. Do końców 3’ dołącza się polimeraza DNA i prowadzi syntezę DNA. Ligaza odtwarza dwuniciowe struktury i tworzą się połączenia Hollidaya. Rozdzielają się podobnie jak w modelu Hollidaya.
Ma miejsce:
Mechanizm:
