Avainero homologisen rekombinaation ja ei-homologisen rekombinaation välillä on se, että homologinen rekombinaatio tapahtuu säikeen invaasion kautta rekombinanttikromosomien tuottamiseksi, kun taas ei-homologinen rekombinaatio tapahtuu loppukäsittelyn kautta kaksijuosteisten katkosten sulkemiseksi.
Rekombinaatio on tärkeä prosessi genomisen evoluution ja monipuolistumisen kann alta. Prosessi, jolla vaurioitunut DNA korjataan, on geneettisen rekombinaation mekanismi. Homologinen rekombinaatio koostuu sarjasta toisiinsa liittyviä reittejä, jotka auttavat korjaamaan kaksijuosteisia DNA-katkoja ja juosteiden välisiä ristisidoksia. Ei-homologinen rekombinaatio on reitti, joka liittyy myös DNA:n kaksoisjuosteen korjaamiseen, erityisesti korkeammissa eukaryooteissa.
Mikä on homologinen rekombinaatio?
Homologinen rekombinaatio on eräänlainen geneettinen rekombinaatio, joka tapahtuu meioosin aikana. Mies- ja naisvanhemmista saadut kromosomiparit asettuvat kohdakkain homologisen rekombinaation aikana niin, että samank altaiset DNA-sekvenssit parillisista kromosomeista risteävät toistensa kanssa. Tämä tunnetaan Strand-invaasiona. Tällaiset risteytykset johtavat geneettisen materiaalin sekoittumiseen, mikä aiheuttaa geneettistä vaihtelua jälkeläisten välillä. Homologista rekombinaatiota käytetään pääasiassa korjaamaan DNA:ssa esiintyviä haitallisia katkoksia prosessin kautta, jota kutsutaan homologiseksi rekombinaatiokorjaukseksi. Tällainen DNA-korjaus johtaa yleensä ei-crossover-tuotteisiin, jotka palauttavat vaurioituneen DNA-molekyylin sellaisena kuin se oli ennen kaksijuosteen katkeamista.
Kuva 01: Homologinen rekombinaatio
Homologista rekombinaatiota käytetään horisontaalisen geeninsiirron aikana geneettisen materiaalin vaihtamiseen eri bakteeri- ja viruskantojen välillä. Homologinen rekombinaatio on konservoitunut kaikkien domeenien välillä sekä DNA- ja RNA-viruksissa. Siten homologinen rekombinaatio on lähes universaali biologinen mekanismi. Tämä liittyy vahvasti lisääntyneeseen syöpä alttiuteen, geenikohdistukseen ja geeniterapiaan. Se on välttämätön solujen jakautumisessa eukaryooteissa. Homologinen rekombinaatio korjaa ionisoivan säteilyn tai haitallisten kemikaalien aiheuttamia DNA-vaurioita. DNA:n korjauksen lisäksi se auttaa myös tuottamaan geneettistä monimuotoisuutta meioottisen solunjakautumisen kautta erikoistuneiksi sukusoluiksi.
Mikä on ei-homologinen rekombinaatio?
Ei-homologinen rekombinaatio on reitti, joka korjaa DNA:n kaksoisjuostekatkoja. Sitä kutsutaan ei-homologiseksi, koska katkaisupäät liitetään suoraan ilman homologisen mallineen tarvetta. Tätä reittiä ohjaavat yleensä lyhyet DNA-sekvenssit, joita kutsutaan mikrohomologiaksi. Nämä esiintyvät yksijuosteisissa ulkonemissa DNA-kaksoisjuostekatkojen päissä.
Kuva 02: Ei-homologinen rekombinaatio
Ei-homologinen rekombinaatio korjaa murtuman tarkasti, kun nämä ylitykset ovat täysin yhteensopivia. Sopimaton ei-homologinen rekombinaatio johtaa translokaatioon ja telomeerifuusioon kasvainsoluissa. Ei-homologinen rekombinaatioreitti on olemassa melkein kaikissa biologisissa järjestelmissä ja se on hallitseva kaksijuosteisen katkeamisen korjausreitti nisäkkäissä. Tämän reitin inaktivoinnin aikana kaksisäikeiset katkokset korjataan virhe alttiimman reitin avulla. Tämän reitin kautta tapahtuvat korjaukset johtavat DNA-sekvenssien deleetioon mikrohomologioiden välillä. Arkeasta ja bakteereista puuttuu ei-homologinen reitti. Sitä vastoin eukaryootit käyttävät useita proteiineja ei-homologisen rekombinaatioreitin aikana. Tämä tapahtuu vaiheissa, kuten päätysidonta ja kiinnitys, loppukäsittely ja ligaatio.
Mitä yhtäläisyyksiä homologisella ja ei-homologisella rekombinaatiolla on?
- Homologinen ja ei-homologinen rekombinaatio ovat geneettisiä rekombinanttireittejä.
- Molemmat korjaavat kaksisäikeiset katkeamat DNA:ssa.
- Rekombinaatio tapahtuu DNA-säikeiden välillä molempien prosessien aikana.
- Lisäksi ne tapahtuvat pääasiassa eukaryooteissa.
- Ne ovat tärkeitä geenikohdistuksessa ja geeniterapiassa.
Mitä eroa on homologisella ja ei-homologisella rekombinaatiolla?
Homologinen rekombinaatio tapahtuu juosteinvaasion kautta rekombinanttikromosomien tuottamiseksi, kun taas ei-homologinen rekombinaatio tapahtuu loppukäsittelyn kautta kaksijuosteisten katkeamien sulkemiseksi. Siten tämä on avainero homologisen rekombinaation ja ei-homologisen rekombinaation välillä. Myös homologinen rekombinaatio tapahtuu pitkien DNA-juosteiden välillä, kun taas ei-homologista rekombinaatiota ohjaavat lyhyet DNA-sekvenssit. Lisäksi homologinen rekombinaatio tapahtuu eukaryooteissa, bakteereissa ja viruksissa, kun taas ei-homologinen rekombinaatio tapahtuu pääasiassa eukaryooteissa.
Alla oleva infografiikka esittelee homologisen rekombinaation ja ei-homologisen rekombinaation väliset erot taulukkomuodossa vierekkäin vertailua varten.
Yhteenveto – Homologinen vs ei-homologinen rekombinaatio
Homologinen rekombinaatio on eräänlainen geneettinen rekombinaatio, joka tapahtuu meioosin aikana, jolloin tarvitaan mallia. Samaan aikaan ei-homologinen rekombinaatio on reitti, joka korjaa DNA:n kaksoisjuostekatkoja. Sitä kutsutaan ei-homologiseksi, koska katkaisupäät liitetään suoraan ilman homologisen mallineen tarvetta. Lisäksi homologinen rekombinaatio tapahtuu juosteen invaasion kautta rekombinanttikromosomien tuottamiseksi. Sitä vastoin ei-homologinen rekombinaatio tapahtuu loppukäsittelyn kautta kaksisäikeisten katkosten sulkemiseksi. Lisäksi homologinen rekombinaatio tapahtuu pitkien DNA-säikeiden välillä ja eukaryooteissa, bakteereissa ja viruksissa. Mutta ei-homologista rekombinaatiota ohjaavat lyhyet DNA-sekvenssit, ja se tapahtuu pääasiassa eukaryooteissa. Joten tämä tiivistää eron homologisen rekombinaation ja ei-homologisen rekombinaation välillä.
