Rekombinasi genetik

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

Apa itu rekombinasi genetik?

Itu rekombinasi genetik Ini adalah proses di mana molekul asam nukleat bertukar fragmen, menghasilkan molekul baru. Ini sangat umum dalam DNA, tetapi RNA juga dapat bergabung kembali. Rekombinasi, setelah mutasi, sumber yang paling penting dari variabilitas genetik.

DNA berpartisipasi dalam proses biokimia yang berbeda. Selama replikasi, itu berfungsi sebagai cetakan untuk generasi dua molekul DNA baru. Dalam transkripsi, ini memungkinkan untuk menghasilkan molekul RNA dari daerah tertentu yang dikendalikan oleh promotor.

Namun selain itu, DNA juga dapat bertukar fragmen. Melalui proses ini menghasilkan kombinasi baru yang bukan produk dari dua proses sebelumnya, atau pembuahan.

Proses rekombinasi apa pun melibatkan pecahnya dan penyatuan molekul DNA yang berpartisipasi dalam proses tersebut. Mekanisme ini bervariasi tergantung pada substrat rekombinasi, enzim yang berpartisipasi dalam proses, dan mekanisme pelaksanaannya.

Rekombinasi umumnya tergantung pada keberadaan daerah komplementer, serupa (jika tidak identik), atau homolog antara molekul yang menyatu kembali. Dalam kasus di mana molekul kembali dalam proses yang tidak dipandu oleh homologi, dikatakan bahwa rekombinasi tidak homolog.

Jika homologi melibatkan wilayah yang sangat singkat yang ada di kedua molekul, dikatakan bahwa rekombinasi adalah spesifik lokasi.

Jenis rekombinasi genetik

Rekombinasi khusus situs

Dalam rekombinasi spesifik situs, dua molekul DNA, umumnya tidak homolog, memiliki urutan pendek yang umum untuk keduanya. Urutan ini adalah target enzim pemotongan dan splicing spesifik.

Enzim, mampu mengenali urutan ini dan bukan yang lain, memotongnya menjadi tempat tertentu di kedua molekul. Dengan bantuan beberapa faktor lain, pertukaran pita DNA dari dua molekul yang berpartisipasi dan membentuk coUintegrado.

Itu dapat melayani Anda: euploidía: asal, jenis dan konsekuensi

Rekombinasi homolog

Rekombinasi homolog diverifikasi antara molekul DNA yang berbagi setidaknya sekitar 40 nukleotida kesamaan lengkap atau hampir lengkap. Untuk melakukan proses rekombinasi, setidaknya satu endonuclease harus berpartisipasi.

Endonucleas adalah enzim yang menghasilkan pemotongan internal dalam DNA. Beberapa melakukannya untuk melanjutkan menurunkan DNA. Lainnya, seperti dalam kasus rekombinasi, lakukan untuk menghasilkan penyok dalam DNA.

Penyok yang unik ini memungkinkan Anda untuk memproses DNA pita sederhana dengan ujung gratis. Ujung bebas ini, berorientasi pada rekombinase, memungkinkan pita sederhana untuk menyerbu DNA ganda yang menggantikan pita penduduk yang identik dengannya.

Ini adalah titik crosslink, atau persimpangan, antara molekul DNA donor ("penyerang") dan penerima lain.

Enzim (rekombinase) yang melakukan proses invasi dan pertukaran band Escherichia coli Itu disebut Collect. Ada protein homolog lainnya dalam prokariota, seperti archaeas. Dalam eukariota, enzim yang setara disebut rad51.

Setelah pita invasif menggantikan penduduk, ia berinteraksi dengan pita yang sederhana dalam molekul donor. Kedua titik disegel dengan aksi ligase.

Sekarang kami memiliki DNA pita hibrida (pita donor dan pita penerima, dari berbagai asal) diapit oleh donor DNA dan penerima DNA. Poin Cross -linking Points (QUIASMAS) di kedua arah setidaknya 200 bp.

Setiap titik silang -link membentuk apa yang dikenal sebagai struktur holliday (produk DNA salib dari peristiwa rekombinasi).

DNA salib ini harus diselesaikan dengan endonukleas lainnya. DNA hibrida atau chimeric dari struktur ini dapat diselesaikan dengan dua cara. Jika potongan endonukleotidal kedua terjadi pada pita yang sama di mana yang pertama terjadi, rekombinasi tidak dihasilkan. Jika potongan kedua terjadi di pita lain, produk yang dihasilkan adalah rekombinan.

Itu dapat melayani Anda: monoploidy: bagaimana itu terjadi, organisme, frekuensi dan utilitas

Rekombinasi non -homolog

Akhirnya, ada proses rekombinasi yang tidak bergantung pada kesamaan dalam urutan molekul yang berpartisipasi. Dalam eukariota sangat penting, misalnya, rekombinasi ujung non -homolog.

Ini terjadi dengan fragmen DNA yang memiliki kerusakan pita ganda dalam DNA. Ini "diperbaiki" oleh sel, bergabung dengan fragmen lain secara setara dengan istirahat pita ganda.

Namun, molekul -molekul ini tidak harus serupa dengan berpartisipasi dalam proses rekombinasi ini. Yaitu, saat memperbaiki kerusakan, sel dapat menyatukan DNA yang tidak terkait, sehingga menciptakan molekul yang benar -benar baru (rekombinan). 

Pentingnya rekombinasi

Pentingnya sebagai Penyebab: Replikasi dan Perbaikan DNA

Rekombinasi menjamin kesetiaan informasi DNA selama dan setelah proses replikasi. Rekombinasi mendeteksi kerusakan DNA selama proses pembuatan pita baru dalam makromolekul yang sangat panjang ini.

Karena setiap band memiliki informasinya sendiri, dan komplementernya, rekombinasi menjamin bahwa tidak ada yang hilang. Masing -masing bertindak sebagai saksi yang lain. Demikian pula, dalam organisme diploid, kromosom homolog adalah saksi saudaranya, dan sebaliknya.

Di sisi lain, setelah DNA telah direplikasi, mekanisme untuk memperbaiki kerusakan molekul ini bervariasi. Beberapa langsung (itu bertindak langsung pada cedera) dan yang lainnya tidak langsung.

Mekanisme perbaikan tidak langsung tergantung pada rekombinasi yang harus dilakukan. Artinya, untuk memperbaiki kerusakan pada molekul DNA, molekul homolog lainnya digunakan. Ini akan bertindak dalam rekombinasi reparatif sebagai cetakan yang mengalami kerusakan.

Itu bisa melayani Anda: self -oplear

Pentingnya sebagai konsekuensi: generasi variabilitas genetik

Rekombinasi mampu menciptakan variabilitas kromosom yang sangat besar selama meiosis. Rekombinasi somatik juga menghasilkan variabilitas, seperti dalam kasus antibodi pada vertebrata.

Dalam banyak organisme, meiosis adalah gamatic. Dalam organisme dengan reproduksi seksual, rekombinasi akhirnya menjadi salah satu cara paling kuat untuk menghasilkan variabilitas.

Yaitu, dengan mutasi spontan dan pemisahan kromosom, rekombinasi harus ditambahkan sebagai elemen pembangkit lain dari variabilitas gamatic.

Integrasi genom bakteriofaphik dengan rekombinasi spesifik situs, di sisi lain, telah berkontribusi pada remodeling genom bakteri inangnya.

Ini telah berkontribusi pada generasi variabilitas genomik, dan evolusi, dari kelompok makhluk hidup yang penting ini.

Rekombinasi dan kesehatan

Kami telah melihat bahwa DNA dapat diperbaiki, tetapi tidak apa yang merusaknya. Sebenarnya, hampir semuanya dapat merusak DNA, dimulai dengan replikasi yang rusak yang tidak diperbaiki.

Namun di luar itu, DNA dapat rusak oleh cahaya UV, radiasi pengion, radikal oksigen bebas.

Untungnya, kita tidak boleh berhenti hidup untuk melindungi DNA. Hal -hal tertentu harus ditolak, tetapi pekerjaan besar dilakukan oleh sel itu sendiri. Mekanisme deteksi kerusakan DNA ini, dan perbaikannya, jelas memiliki dasar genetik, dan kekurangannya, konsekuensi yang sangat besar.

Penyakit yang berkaitan dengan cacat dalam rekombinasi homolog meliputi, misalnya, sindrom mekar dan werner, kanker keluarga dan keluarga ovarium, dll.

Referensi

1. Bell, J. C., Kowalczykowski, s. C. Mekanika dan interogasi molekul tunggal rekombinasi DNA. Tinjauan Tahunan Biokimia.
2. Prado, f. Rekombinasi homolog: untuk garpu dan seterusnya. Gen.