Avainero homologisen rekombinaation ja paikkaspesifisen rekombinaation välillä on se, että homologisessa rekombinaatiossa geneettistä materiaalia vaihdetaan kahden identtisen kaksijuosteisen tai yksijuosteisen nukleiinihapon, kuten DNA:n tai RNA:n, välillä, kun taas paikka- spesifinen rekombinaatio, DNA-juosteen vaihto tapahtuu DNA-segmenttien välillä, joilla on vähintään tietty sekvenssihomologia mutta ei laajaa homologiaa.
Rekombinaatio on prosessi, jossa DNA:n palaset rikkoutuvat ja yhdistetään uudelleen tuottamaan uusia alleeliyhdistelmiä. Tämä prosessi luo geneettistä monimuotoisuutta eri organismien kesken. Sitä kutsutaan myös geneettiseksi uudelleenjärjestelyksi. Se määritellään prosessiksi, jossa geneettisen materiaalin vaihto eri organismien välillä tapahtuu jälkeläisten tuottamiseksi uusilla alleeliyhdistelmillä, jotka eroavat kummankin vanhemman yhdisteistä. Homologinen rekombinaatio ja paikkaspesifinen rekombinaatio ovat kahden tyyppisiä rekombinaatiomekanismeja.
Mikä on homologinen rekombinaatio?
Homologinen rekombinaatio on eräänlainen geneettinen rekombinaatio, jossa geneettistä materiaalia vaihdetaan kahden samanlaisen (identtisen) kaksijuosteisen tai yksijuosteisen nukleiinihapon (DNA tai RNA) molekyylin välillä. Solut käyttävät sitä laaj alti korjaamaan haitallisia katkoksia, joita esiintyy molemmissa DNA-juosteissa, jotka tunnetaan kaksoisjuostekatkoina (DSB). Tätä prosessia kutsutaan homologiseksi rekombinaatiokorjaukseksi (HRR). Myös homologinen rekombinaatio eukaryooteissa tuottaa uusia DNA-sekvenssien yhdistelmiä meioosin aikana. Meioosi on prosessi, jossa eukaryootit tuottavat sukusoluja, kuten siittiöitä ja munasoluja.
Kuva 01: Homologinen rekombinaatio
Homologinen rekombinaatiomekanismi
Meioosin aikana uros- ja naispuolisen vanhemman kromosomiparit asettuvat kohdakkain niin, että samank altaisilla DNA-sekvensseillä parillisista kromosomeista on mahdollisuus risteytyä toistensa yli. Tämä risteytys johtaa geneettisten materiaalien sekoittumiseen. Homologinen rekombinaatio tapahtuu proteiinien, kuten PRDM9, SPO11, DMC1, ZCWPW1, RPA, Dna2, BLM, CtIP, BRCA1, BRCA2 jne. avulla. Nämä uudet DNA- tai alleeliyhdistelmät tuottavat geneettistä vaihtelua jälkeläisissä. Se mahdollistaa väestön sopeutumisen evoluution aikana.
Homologista rekombinaatiota käyttävät myös bakteerit ja virukset. Tätä kutsutaan "horisontaaliseksi geeninsiirroksi", prosessiksi, joka vaihtaa geneettistä materiaalia eri bakteeri- ja viruskantojen ja -lajien välillä.
Mikä on sivustokohtainen rekombinaatio?
Paikkaspesifinen rekombinaatio on eräänlainen geneettinen rekombinaatio, jossa DNA-juosteen vaihto tapahtuu DNA-segmenttien välillä, joilla on vähintään tietty sekvenssihomologia, mutta ei laajaa homologiaa. Sitä esiintyy bakteerien genomin replikaatiossa, erilaistumisen patogeneesissä ja liikkuvan geneettisen elementin liikkeessä.
Sivustokohtainen rekombinaatiomekanismi
Entsyymit, jotka tunnetaan paikkaspesifisinä rekombinaaseina (SSR), ovat mukana tässä prosessissa. Ne tunnistavat lyhyitä ja spesifisiä DNA-sekvenssejä ja sitoutuvat niihin. Sitten he katkaisevat DNA-rungon ja vaihtavat kaksi mukana olevaa DNA-heliksiä. Lopulta nämä entsyymit liittyvät uudelleen DNA-säikeisiin.
Kuva 02: Sivustokohtainen rekombinaatio
Useimmissa tapauksissa rekombinaasientsyymin ja rekombinaatiokohtien läsnäolo riittää tähän prosessiin. Mutta joissakin tapauksissa tarvitaan useita apuproteiineja tai apukohtia. Paikkakohtaiset rekombinaatiojärjestelmät ovat erittäin spesifisiä, nopeita ja tehokkaita. Siksi ne ovat mahdollisia geenitekniikan työkaluja.
Mitä yhtäläisyyksiä homologisella rekombinaatiolla ja paikkakohtaisella rekombinaatiolla on?
- Ne ovat tyyppisiä rekombinaatiomekanismeja.
- Ne lisäävät geneettistä vaihtelua eri organismien välillä.
- Molemmat prosessit tapahtuvat DNA:n välillä.
- He käyttävät tiettyjä proteiineja rekombinaatiomekanismiin.
- Molemmat tapahtuvat prokaryooteissa sekä eukaryooteissa.
Mitä eroa on homologisella rekombinaatiolla ja paikkakohtaisella rekombinaatiolla?
Homologinen rekombinaatio on eräänlainen geneettinen rekombinaatio, jossa geneettistä materiaalia vaihdetaan kahden identtisen kaksijuosteisen tai yksijuosteisen nukleiinihappomolekyylin, kuten DNA:n tai RNA:n, välillä. Toisa alta paikkaspesifinen rekombinaatio on eräänlainen geneettinen rekombinaatio, jossa DNA-juosteen vaihto tapahtuu DNA-segmenttien välillä, joilla on vähintään tietty sekvenssihomologia, mutta ei laajaa homologiaa. Joten tämä on avainero homologisen rekombinaation ja paikkaspesifisen rekombinaation välillä. Lisäksi pitkien DNA-juosteiden välillä tapahtuu homologista rekombinaatiota. Sitä vastoin lyhyiden DNA-sekvenssien välillä tapahtuu paikkaspesifistä rekombinaatiota. Näin ollen tämä on toinen merkittävä ero homologisen rekombinaation ja paikkaspesifisen rekombinaation välillä.
Alla on luettelo homologisen rekombinaation ja paikkaspesifisen rekombinaation välisistä eroista taulukkomuodossa.
Vertailuyhteenveto – Homologinen vs. paikkakohtainen rekombinaatio
Geneettinen rekombinaatio sisältää geneettisen materiaalin vaihdon joko useiden kromosomien välillä tai saman kromosomin eri alueiden välillä. Homologinen rekombinaatio ja paikkaspesifinen rekombinaatio ovat kahden tyyppisiä rekombinaatiomekanismeja. Homologinen rekombinaatio tapahtuu DNA:n välillä, jolla on laaja sekvenssihomologia. Paikkaspesifinen rekombinaatio tapahtuu DNA:n välillä, jolla ei ole laajaa homologiaa. Siten tämä tiivistää eron homologisen rekombinaation ja paikkaspesifisen rekombinaation välillä.
