Recombinarea generală cu introducerea coordonată a discontinuităților și reunirea lanțurilor a două helicoptere ADN cu formarea regiunilor heteroduplex extinse. Pentru ca o recombinare între spiralele duble, reprezentate pe, să apară, fiecare din cele patru lanțuri trebuie rupt și apoi conectat la un nou partener. Lanțurile corespunzătoare ale ambelor duplexuri ADN lineare omoloage sunt tăiate și capetele libere ale unei perechi de helix cu secțiunile complementare ale celeilalte. Crucea este stabilizată prin coaserea capetelor lanțurilor donatoare cu capetele libere ale spiralelor reciproce. Punctul de intersecție al lanțurilor de schimb se mișcă de-a lungul spiralelor - un proces numit migrarea ramurii (e). În acest caz, lanțurile spiralelor originale sunt simultan divergente și reasociate cu noi parteneri, cu formarea de duplexuri fiice. Structurile d și e și, pentru prima oară, se numesc structuri Holliday de numele cercetătorului
oferta. Structurile Holliday se pot transforma în helici dublu recombinate introducând întreruperi și reuniuni ale lanțurilor prin două metode alternative. O modalitate este de a tăia și de a se alătura lanțurilor încrucișate. Două produs l reciproc și m pot fi formate, în cazul în care apar lanțurile gap și reuniuni ulterioare la punctul de trecere a structurilor e și d ale liniei de intersecție sau patru lanțuri în structura și izomeric Holliday. Dimensiunea fragmentelor schimbate depinde de distanța până la care sucursala a migrat înainte de actul de recombinare. Produse Alternative N și formate în cazul Holliday structurii trece rezultat gap k. Recombinarea bază de acest tip este lanțuri împerechere omoloage care aparțin două helix ADN diferite, astfel încât cel mai probabil va avea loc la punctul în care este posibilă o astfel de împerechere a priori și în cazul în care omologia secvenței este suficient de mare pentru a avea loc migrarea
Ramă în cadrul structurii cu lanțuri încrucișate. Prin urmare, se poate înțelege de ce are loc total sau recombinarea omoloagă între două repetiții în aceeași moleculă de ADN sau între alelice și membrii non-alelice ale aceleiași secvențe din doi cromozomi diferiți.
În timpul migrării ramurii, atunci când sunt îmbinate perechi de lanțuri care aparțin diferitelor spirale, se formează heteroduplexuri. Într-o astfel de heteroduplex în cadrul segmentului între formarea situs start Holliday structuri și crossover de site poate conține una sau mai multe baze nepotrivite. Acestea sunt eliminate în același mod ca orice baze modificate în timpul reparării ADN-ului. Cu toate acestea, după cum pot fi eliminate din orice baze nepotriviri în ambele spirale recombinante în acest site pot fi aceeași pereche de bază, și anume Recombinarea pentru acest site va fi nereciprocă. Astfel, fiecare dintre spiralele recombinante poate fi similar cu oricare dintre acestea
din duplexurile inițiale în acele poziții în care inițial au fost diferite.
Recombinarea generală cu formarea unei pauze duble.
Un mecanism alternativ de recombinare generală implică formarea unei rupturi dublu-catenare într-unul dintre partenerii duplex. Mai mult, prin intermediul exonucleazelor se formează un spațiu la locul ruperii. Atunci când un capăt 3'-un singur catenar al spațiului este îmbinat cu un lanț complementar al unei spirale intacte, se formează o bucla în acesta din urmă. Mărimea acestei buclă crește, pe măsură ce ADN-polimeraza construiește capătul 3 'al lanțului "înclinat". Drept rezultat, celălalt capăt al unei singure catenări a spațiului este asociat cu secvența complementară din buclă în mișcare. Ca urmare a acestei împerecheri, se formează un sistem "matricei de primer", iar ADN polimeraza sintetizează lanțul lipsă, umplând golul. Legarea a două capete de creștere cu lanțurile originale conduce la formarea unei structuri duble Holliday (adică, o structură în care cele două elici sunt îmbinate prin două treceri,
unul la fiecare capăt al spațiului). Migrarea unei ramificații într-una sau în ambele intersecții deplasează ambele poziții ale ambreiajului în ambele direcții, iar erorile pot apărea în zonele care înconjoară spațiul. Separarea acestor structuri poate merge în două moduri - cu și fără cruce. cu formarea a patru duplexuri.
Este necesar să menționăm anumite caracteristici ale acestui mecanism. Educație perechi eronate (heteroduplexes) în regiunile care flanchează decalajul determină obținerea recombinarea atât reciproce și nonreciprocal dintre markeri genetici. Dacă pauză dublu catenar apare în apropierea (sau în interior) zona în care există diferențe între spiralele (substituții de baze, deleții, inserții, inversiuni etc.) vor moșteni secvența nucleotidică recombinantă
partener, care nu a avut un decalaj. Acest mecanism explică multe cazuri de conversie a genei, în special acelea în care secvența extinsă a unui duplex este înlocuită cu o secvență corespunzătoare, dar diferită, a altui
duplex.
Recombinarea totală non-recurentă este, de asemenea, utilizată pentru repararea unor leziuni ADN. De exemplu, în cazul în care dimerii Timina au fost îndepărtate din ADN-ul iradiat-UV înainte de a fi ajuns la replicare furca, sinteza catenă complementară în acest domeniu nu poate fi finalizată. Din moment ce dimerii de timină care se află opus încălcării nu pot fi
singura modalitate de salvare a cromatidei este de a folosi informațiile genetice ale cromatidei sora omoloage și de a umple golul. Pentru aceasta, se utilizează același mecanism ca și pentru repararea decalajelor.
în.
Enzime implicate în recombinarea generală.
Două enzime specifice participă la recombinarea generală și la câteva alte enzime care catalizează procesele de replicare și reparare a ADN-ului. Enzimologia recombinării totale a fost studiată numai pentru unele organisme procariote, în special E. coli și fagii săi. Una dintre enzimele specifice necesare pentru o recombinare omologă de succes se numește proteină recA.
Catalizează schimbul de lanțuri unice folosind energia de hidroliză ATP în ADP și fosfat anorganic. Introducerea dependentă de recA a ADN-ului monocatenar în duplex este prima etapă a procesului de recombinare în cadrul schemelor Holliday și a mecanismului de formare a pauzelor duble. A doua enzimă, formată din trei subunități separate (B, C și D) și, prin urmare, denumită nuclează recBCD, are endo- și exonuclează, precum și activitatea helicazei. Mecanismul funcționării sale nu este pe deplin stabilit, însă se știe acest lucru
nucleaza recBCD induce rupturi în ADN duplex și, datorită activității sale inerente de helicază, împreună cu recA inițiază recombinarea.
Se identifică, de asemenea, o enzimă care taie noduri în structurile Holliday; cu participarea sa se formează capete lipicioase, legate prin ligază. În recombinarea generală, participă de asemenea helicaze și proteine care se leagă la ADN monocatenar
(SSB, din legătura unică a limbii engleze); Ambele sunt necesare pentru a asigura procesul de migrare a ramurilor.
După cum se știe, Pol I promovează migrarea lanțurilor în timpul migrării ramurii, iar ADN-ligaza participă la reunificarea lanțurilor rupte. Pentru a elimina constrângerile topologice în timpul derulării spiralei și a disloca structurile răsucite, se pare că este necesară o topoizomerază de tip I și, eventual, o girază.
Recombinare omologă în repararea ADN
Celulele bacteriene se divid rapid care conțin mai multe replicons formate cromozomi nedoreplitsirovannymi sunt mai rezistente la radiații ionizante, care induce pauze dublu catenare ADN decat celulele cu un număr mic de repliconi sunt în fază staționară.
Celulele de drojdie haploide în faza G1, înainte de începutul sintezei ADN-ului este extrem de sensibil la radiații ionizante, în timp ce aceleași celule în faza G2 la mitoză și rezistente la radiații ionizante ca celulele diploide.
Aceste fapte indică faptul că pentru o corecție eficientă
daunele cauzate de radiațiile ionizante, este necesar să existe simultan două molecule ADN omoloage în celulă.
Figura 1 Unul dintre modelele care explică repararea pauzelor duble.
Procesul de reparare este în mod condiționat împărțit în trei etape:
1. Faza presinaptică - apare o ruptură dublu catenară în ADN sau, dacă există, se efectuează imediat crăparea nucleoză a capetelor rupturii. În crearea de capete de ADN expuse la o singură catenă de 3'-OH la locul ruperii, participă proteina RecBCD, care are atât activități helicase, cât și exonuclează. RecBCD dezagreluie molecula de ADN dublu catenar la punctul de ruptură și hidrolizează unul din lanțuri în direcția 5 '> 3', lăsând site-ul monocatenar proeminent.
2. Faza sinaptică - există o sinapsă a regiunilor omoloage ale celor două molecule de ADN, cu adăugarea complementară
segmentul mono-catenar în ADN-duplex și sinteza reparativă ulterioară a ADN-ului. Căutarea regiunilor omoloage și schimbul de lanțuri necesare recombinării are loc cu participarea proteinei RecA.
3. Faza postsinaptică - structurile Holliday formate sunt separate de proteină Ruva, -B și -C, RecG și proteine sistem SOS-reparare (RecN, UvrD, RecF și RecJ). Mecanisme similare sunt utilizate de către celule pentru repararea recombinării decalurilor monocatenare rămase în moleculele ADN, datorită blocării sintezei ADN replicative de către nucleotide modificate.
Multe produse din E. coli și genele de drojdie implicate în repararea recombinării a daunelor ADN au omologi la animale și la oameni. O trăsătură distinctivă a recombinării și reparării eucariote este introducerea proteinelor corespunzătoare în numeroase complexe proteice, în special transcriptozomi și replicomi, care
indică rolul lor important în biosinteza matricelor acizilor nucleici ai celulelor eucariote.
Mecanismul de recombinare specifică locului
Recombinarea specifică locului are loc între segmente specifice de duplexuri ADN care nu au regiuni omologe extinse. Un exemplu tipic de astfel de recombinare este inserția ADN-ului inelar al fagului λ în cromozomul E. coli și scindarea inversă a acestuia. Recombinarea are loc în secvența nucleotidică specifică a fagului λ (situs attP) și secvența unică a ADN-ului E. coli (situs attB). Secvențele de nucleotide și siturile attP- attV sunt destul de diferite, deși au o lungime de bază comun (D) de 15 perechi de baze. AttP (POP „) se extinde peste 150 nucleotide rămase (F) și pe dreapta 75 de nucleotide (P“) pe un miez comun, un attB (BOB „) - un segment de lungime de numai aproximativ 25 de nucleotide, inclusiv miezul. Deoarece secvențele de nucleotide de flancare attP- attV și site-uri la stânga (attL) și dreapta (ATTR), aceste site-uri diferite, mecanismul de excizie ADN recombinare a ADN-ului λ fagului de E. coli trebuie să fie diferit de mecanismul de integrare recombinatorie. Intr-adevar, pentru recombinarea între attL și ATTR la excluderea ADN fagic sunt necesare în plus față de proteină Int proteină de fag și HF X este proteină celulară. Procesul excizie recombinatorie aparent are unele similitudini cu procesul de integrare, dar rolul acestor trei proteine, in special de proteine este încă în curs de X este studiată.
Recombinarea nehomologică. Recombinarea între secvențele nucleotidice neomoloide apare în celulele procariote și drojdii destul de rar și în celulele mamifere - foarte des. Un proces de integrare aleatorie a ADN-ului viral sau plasmidic în ADN-ul celulelor animale poate fi atribuit recombinării neomoleculare, ca rezultat al replicării
genomului de papovavirusuri există multe ștergeri și duplicări. Capetele ADN-ului rupt se pot conecta, chiar dacă nu sunt omoloage. În unele cazuri, se produce recombinarea între secvențe conținând mai multe perechi de baze omoloage sau între regiuni scurte, parțial omoloage. Dar, ca regulă, segmentele recombinante nu au homo-
Secvențele tech.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: