Back to chapter

8.15:

Gene Conversion

JoVE Core
Cell Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Cell Biology
Gene Conversion

Lingue

Condividere

в отличие от митоза где двухцепочечные разрывы случайны, в мейозе, они создаются ферментом под названием Spo11, который расщепляет фосфодиестный остов. Сломанные концы спирали обрезаны белковым комплексом MRX и повреждение ремонтируется в процессе, который называется конверсией генов. Здесь поврежденная ДНК-прядь акцептора захватывает гомологичный дуплекс донорской ДНК для создания петли перемещения.Это создает области гетеродуплексной ДНК где цепь от донорской ДНК спаривается с комплементарной цепью от ДНК-акцептора. ДНК-полимераза расширяет вторгающуюся цепь, А затем расширенная D-петля спаривается с концом праймера 3. Синтез ДНК в только что захваченной цепи ведёт к формированию промежуточного состояния с двумя четырехцепочечными структурами, которые называется структуры Холлидея.Этот двойной узел Холлидея промежуточной структуры разрешается путем восстановления ферментами ДНК, называемыми резольвазами, и есть две ориентации, в которых соединения можно расклеить. В первой, резольваза делает засечки на каждом соединении по горизонтали, так что родительские цепи по-прежнему не повреждены. Это приводит к продукту без перекрещиваний потому что цепи после разрыва остаются с их первоначальным партнёром, и и там нет серьёзных пересечений донорной и акцепторной цепей.Или, если расщепление происходит по вертикали, области, фланкирующие повреждение, и получается кроссоверу”где донорская нить после разрыва реокмбинируется с акцепторной нитью. Генная конверсия имеет значительное воздействие на геномное разнообразие. В сексуально воспроизводящихся организмах, потомство наследует один набор генов от отца, и один набор от матери.Родительская ДНК вновь объединится, и сестринские хроматиды претерпевают генную конверсию. Это приводит к тому, что потомство имеет новые хромосомы по сравнению с хромосомами родителей.

8.15:

Gene Conversion

Помимо поддержания стабильности генома посредством репарации ДНК, гомологичная рекомбинация играет важную роль в диверсификации генома. Фактически, рекомбинация последовательностей формирует молекулярную основу геномной эволюции. Случайные и неслучайные перестановки геномных последовательностей создают библиотеку новых объединенных последовательностей. Эти вновь сформированные геномы могут определять приспособленность и выживаемость клеток. У бактерий гомологичные и негомологичные типы рекомбинации приводят к эволюции новых геномов, которые в конечном итоге определяют адаптивность бактерий к различным условиям окружающей среды.

Во время мейоза, когда одна клетка делится дважды, чтобы произвести четыре клетки, содержащие половину исходного количества хромосом, ГР приводит к перекрестам между генами. Это означает, что две области одной и той же хромосомы с почти идентичными последовательностями разрываются, а затем повторно соединяются, но с другим концом. Незначительные различия между последовательностями ДНК гомологичных хромосом не изменяют функцию гена, но могут изменять аллель или фенотип гена. Например, если ген кодирует такой признак, как цвет волос, его аллель определяет конкретный фенотип, то есть будут ли волосы черными, светлыми или рыжими. Люди содержат две аллели одного и того же гена в каждом месте расположения гена, по одной от каждого родителя. Рекомбинация, такая как конверсия гена, изменяет это распределение, меняя форму или проявление гена в потомстве.

Suggested Reading

  1. Chen, Jian-Min, David N. Cooper, Nadia Chuzhanova, Claude Férec, and George P. Patrinos. "Gene conversion: mechanisms, evolution and human disease." Nature Reviews Genetics 8, no. 10 (2007): 762.
  2. Andersen, Sabrina L., and Jeff Sekelsky. "Meiotic versus mitotic recombination: Two different routes for double‐strand break repair: The different functions of meiotic versus mitotic DSB repair are reflected in different pathway usage and different outcomes." Bioessays 32, no. 12 (2010): 1058-1066.