유전 재조합 유형 및 메커니즘



그 유전 재조합 핵산 분자가 새로운 분자를 생성하는 단편을 교환하는 과정입니다. 그것은 DNA에서 매우 일반적이지만, RNA는 또한 재조합을위한 기질입니다. 재조합은 돌연변이 이후 유전 적 다양성의 가장 중요한 생성 원이다.

DNA는 다른 생화학 적 과정에 참여합니다. 복제하는 동안 두 개의 새로운 DNA 분자를 생성하기위한 템플릿으로 사용됩니다. 전사에서, 프로모터에 의해 제어되는 특정 부위로부터 RNA 분자를 생성 할 수있다.

그러나이 외에도 DNA는 조각을 교환 할 수 있습니다. 이 과정을 통해 이전의 두 과정의 결과가 아닌 새로운 조합이 생성되거나 수정이 이루어지지 않습니다..

모든 재조합 공정은 공정에 포함 된 DNA 분자의 절단 및 결합을 수반한다. 이 메카니즘은 재조합 기질, 공정에 포함 된 효소 및 그 수행 메카니즘에 따라 다양하다.

재조합은 일반적으로 상보적인 영역의 존재, 유사 (동일하지 않은 경우) 또는 재조합 분자 사이의 상 동성에 의존한다. 상동성에 의해 유도되지 않는 과정에서 분자를 재조합하는 경우, 재조합은 상 동성이 없다고한다.

상 동성이 양 분자에 존재하는 매우 짧은 영역을 포함하는 경우, 재조합은 부위 특이 적이다.

색인

  • 1 정의
    • 1.1 교차와 교차 연결
  • 2 유전자 재조합의 종류
    • 2.1- 부위 특이 적 재조합
    • 2.2- 동종 재조합
    • 2.3 - 비 상 동성 재조합
  • 3 재조합의 중요성
    • 3.1 원인으로 중요성 : DNA 복제 및 수리
    • 3.2 결과로서의 중요성 : 유전 적 다양성의 생성
    • 3.3 재조합과 건강
  • 4 참고

정의

재조합에서 우리가 상 동성이라고 부르는 것은 반드시 참여 분자의 진화론 적 기원을 암시하지는 않는다. 우리는 뉴클레오타이드 서열의 유사성에 대해 더 많이 이야기하고있다..

예를 들어, 비 회귀 적 재조합은 감수 분열 과정에서 진핵 생물에서 일어난다. 의심 할 여지없이 동일한 세포의 염색체 쌍들 사이에 더 큰 상 동성이있을 수 없다..

그것이 동종 염색체라고 불리는 이유입니다. 그러나, 세포의 DNA가 외래 DNA와 물질을 교환하는 경우가있다. 이러한 DNA는 재조합과 매우 유사해야하지만, 반드시 동일한 조상 (상 동성)을 공유 할 필요는 없습니다.

교차 반응과 가교

두개의 DNA 분자 사이의 결합과 교환의 장소는 교차 반응 (ciasm)이라고하며, 그 과정은 가교 결합이라고합니다. 상호 교잡 (intercrossing) 동안, 참여하는 DNA들 사이의 밴드 교환이 확인된다.

이것은 하나의 물리적으로 결합 된 두 개의 DNA 분자 인 공적분을 생성합니다. 공적분이 "풀리면 (solved)"두 개의 분자가 생성되고 일반적으로 변화된다 (재조합).

"재결합 (Solve)"은 재조합의 맥락에서 공적분의 DNA 분자 성분을 분리하는 것이다..

유전자 재조합의 종류

-부위 별 재조합

부위 특이 적 재조합에서, 일반적으로 비 상동 인 2 개의 DNA 분자는 둘 다에 공통된 짧은 서열을 갖는다. 이 서열은 특정 스 플라이 싱 효소에 의해 표적화된다.

효소는이 서열을 인식 할 수 있고 다른 서열은 인식하지 못하며 두 분자의 특정 위치에서이를 절단합니다. 다른 요인의 도움을 받아 두 개의 참여 분자의 DNA 밴드를 교환하고 공적분을 형성합니다.

대장균 및 람다

이것은 박테리아 게놈 사이의 공 통합체 (cointegrate) 형성의 기초이다. 대장균 그리고 박테리오파지 람다의 그것. 박테리오파지는 세균에 감염되는 바이러스입니다..

이 공 통합 염의 형성은 바이러스의 게놈에서 암호화 된 효소, 즉 람다 인테그라 제에 의해 수행된다. 이것은 공통 시퀀스를 인식합니다. attP 바이러스의 원형 게놈에서 attB 세균에서.

두 분자 모두에서 두 서열을 절단하여 자유 분절을 생성하고 밴드를 교환하고 두 게놈을 결합합니다. 더 큰 원이 형성되거나 공적분된다..

공적분 된 바이러스에서 바이러스의 게놈은 세균 게놈에 의해 수동적으로 옮겨져 복제됩니다. 이 상태에서 바이러스는 프로 바이러스의 상태에 있으며, 박테리아는 동일한 바이러스에 대해 용장 원성을 지니고 있다고합니다.

역 과정, 즉 공적분 된 해상도는 수 세대가 걸릴 수도 있고 심지어는 발생하지 않을 수도 있습니다. 그러나 그것이 완료되면 excisionasa라고 불리는 바이러스 게놈에 의해 암호화 된 또 다른 단백질에 의해 효소 적으로 매개됩니다. 이런 일이 발생하면 바이러스는 공 통합에서 분리되어 재 활성화되어 세포 용해를 일으 킵니다.

-동종 재조합

일반화 된 재조합

상 동성 재조합은 완전 또는 거의 완전한 유사성의 적어도 40 개의 뉴클레오타이드를 공유하는 DNA 분자간에 확인된다. 재조합 과정을 수행하기 위해서는 적어도 하나의 엔도 뉴 클레아 제가 참여해야합니다.

엔도 뉴 클레아 제는 DNA에 내부 절단을 일으키는 효소입니다. 일부는 DNA를 분해하기 위해 진행합니다. 재조합의 경우와 마찬가지로 다른 것들은 DNA에서 움푹 들어간 부분을 생성하기 위해 그렇게한다..

이 고유 한 닉은 자유로운 끝이있는 단일 DNA 밴드를 처리 할 수있게합니다. 재조합 효소에 의해 유도 된이 자유 말단은 단일 밴드가 그것과 동일한 상주 밴드를 치환함으로써 이중 DNA를 침범 할 수있게한다.

이것은 기증자 DNA 분자 ( "침입자")와 다른 수혜자 사이의 교차점입니다.

에있는 악대의 내습 그리고 교환의 과정을 실행하는 효소 (recombinase) 대장균 RecA라고합니다. 고세균에는 RadA와 같은 원핵 생물에 다른 동종 단백질이 있습니다. 진핵 생물에서는 이와 동등한 효소를 RAD51.

침입 한 갱단이 입주자를 옮기면 기증자 분자에서 단순한 채로 남아있는 밴드와 상호 작용합니다. 두 점은 리가 제의 작용에 의해 봉쇄됩니다..

이제 우리는 기증자 DNA와 수령인 DNA가있는 하이브리드 밴드 (기증자 밴드와 수용체 밴드, 기원이 다른)로부터 DNA를 얻습니다. 교차점 (불일치)은 최소 200bp로 양방향으로 이동합니다..

각 가교 점은 홀리데이 구조 (재조합 사건으로 인한 십자형 DNA).

이 십자형 DNA는 다른 endonucleases에 의해 해결되어야합니다. 이 구조의 하이브리드 또는 키메라 DNA는 두 가지 방법으로 해결 될 수 있습니다. 두 번째 endonucleotide 절단이 첫 번째 endonucleotide 절단이 발생하는 동일한 밴드에서 발생하면, 재조합은 생성되지 않습니다. 두 번째 절단이 다른 밴드에서 발생하면, 생성 된 생성물은 재조합.

재조합 V (D) J

이것은 면역 계통의 항체의 거대한 다양성의 생성에 기여하는 체세포 재조합 (감수 이식이 아닌) 유형입니다.

이 재조합은 이들을 정의하는 폴리펩티드 사슬을 암호화하는 유전자 단편에서 확인된다. 그것은 B 세포에 의해 수행되고 다른 유전 적 영역을 포함합니다.

흥미롭게도 기생충이 있습니다. Trypanosoma brucei 표면 항원에서 가변성을 만들기 위해 유사한 재조합 메커니즘을 사용한다. 이러한 방식으로, 그들은 "새로운"항원을 인식 할 수있는 항체를 생성하지 못하면 숙주의 반응을 회피 할 수 있습니다..

-비 상동 재조합

마지막으로, 참여 분자의 서열 유사성에 의존하지 않는 재조합 과정이있다. 진핵 생물에서는 매우 중요합니다. 예를 들어 비 - 상 동성 말단의 재조합.

이것은 DNA에 이중 밴드가있는 DNA 조각에서 발생합니다. 이들은 이중 파열로 균등하게 다른 단편과 결합하는 세포에 의해 "수리"됩니다.

그러나, 이러한 분자는이 재결합 과정에 참여하기 위해 반드시 유사 할 필요는 없다. 즉, 손상을 복구함으로써 세포는 관련이없는 DNA에 결합하여 정말로 새로운 (재조합) 분자를 만들 수 있습니다. 

재조합의 중요성

DNA 복제 및 수리의 중요성

재조합 (Recombination)은 복제 프로세스 중 및 복제 프로세스 후 DNA 정보의 충실도를 보장합니다. 재조합은이 매우 긴 거대 분자에서 새로운 밴드를 만드는 과정에서 DNA 손상을 감지합니다..

각 밴드는 자체 정보와 보완 정보를 가지고 있기 때문에, 재조합은 아무 것도 잃지 않도록 보장합니다. 각자는 다른 한 사람의 증인으로 행동합니다. 마찬가지로, 2 배체 생물에서는 상 동성 염색체가 형제의 증인이고 반대의 경우도 마찬가지입니다..

반면에 일단 DNA가 복제되면이 분자의 손상 수리 메커니즘이 달라집니다. 일부는 직접 (부상에 직접적으로 작용 함)이며 다른 일부는 간접적입니다.

간접적 인 회복 기작은 재조합에 의존한다. 즉 한 DNA 분자의 손상을 복구하기 위해 또 다른 동종 분자가 사용됩니다. 이것은 손상을 입은 금형으로 수리 학적 재조합에서 작용할 것이다..

결과로서의 중요성 : 유전 적 다양성의 생성

재조합은 감수 분열시 거대한 염색체 변이를 일으킬 수 있습니다. 체세포 재조합은 척추 동물의 항체의 경우처럼 가변성을 생성한다..

많은 유기체에서 감수 분열은 gamética입니다. 성 생식을하는 유기체에서 재조합은 다양성을 생성하는 가장 강력한 방법 중 하나임이 밝혀졌습니다.

다시 말하면, 자발적인 돌연변이와 염색체의 분리에있어서, 재조합을 gametic variability의 또 다른 발생 인자로 추가 할 필요가있다.

한편, 부위 특이 적 재조합에 의한 박테리오파지 게놈의 통합은 숙주 세균의 게놈 개조에 기여했다.

이것은 살아있는 존재의이 중요한 그룹의 게놈 가변성 및 진화의 발생에 기여해 왔습니다.

재조합과 건강

우리는 이미 DNA가 수리 될 수있는 것을 보았으나 손상된 것은 아닙니다. 사실, 거의 모든 것이 수정되지 않은 결함있는 복제로 시작하여 DNA에 손상을 줄 수 있습니다..

그러나 그 이상으로 자외선, 전리 방사선, 세포 호흡의 자유 산소 래디컬 생성물, 우리가 먹거나, 마시거나, 숨을 쉬거나, 먹거나 만지는 것으로 DNA가 손상 될 수 있습니다.

다행히도 DNA를 보호하기 위해 살아야 할 필요는 없습니다. 하나는 어떤 것을 포기해야하지만, 큰 일은 세포 자체에 의해 수행됩니다. 이러한 DNA 손상 탐지 메커니즘과 그 치료법은 분명히 유전 적 기초를 가지고 있으며 그 결핍, 엄청난 결과.

동종 재조합의 결함과 관련된 질병으로는 블룸 (Bloom) 및 베르너 (Werner) 증후군, 유방 및 난소의 가족 암 등이있다..

참고 문헌

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