Põhiline erinevus homoloogse rekombinatsiooni ja mittehomoloogse rekombinatsiooni vahel seisneb selles, et homoloogne rekombinatsioon toimub ahela invasiooni teel, et saada rekombinantsed kromosoomid, samas kui mittehomoloogne rekombinatsioon toimub kaheahelaliste katkestuste tihendamiseks lõpptöötluse teel.
Rekombinatsioon on genoomse evolutsiooni ja mitmekesistamise oluline protsess. Kahjustatud DNA parandamise protsess on geneetilise rekombinatsiooni mehhanism. Homoloogne rekombinatsioon koosneb mitmest omavahel seotud radadest, mis aitavad parandada kaheahelalisi DNA katkestusi ja ahelatevahelisi ristsidemeid. Mittehomoloogne rekombinatsioon on rada, mida seostatakse ka DNA kaheahelalise paranemisega, eriti kõrgemate eukarüootide puhul.
Mis on homoloogne rekombinatsioon?
Homoloogne rekombinatsioon on teatud tüüpi geneetiline rekombinatsioon, mis toimub meioosi ajal. Isas- ja naisvanemate paaritud kromosoomid joonduvad homoloogse rekombinatsiooni käigus nii, et paaris kromosoomide sarnased DNA järjestused ristuvad üksteisega. Seda tuntakse ahela invasioonina. Sellised ristandmed põhjustavad geneetilise materjali segamist, põhjustades järglaste geneetilist varieerumist. Homoloogset rekombinatsiooni kasutatakse peamiselt DNA-s esinevate kahjulike katkestuste parandamiseks protsessi kaudu, mida nimetatakse homoloogse rekombinatsiooni parandamiseks. Sellise DNA parandamise tulemuseks on tavaliselt mitteristuvad produktid, mis taastavad kahjustatud DNA molekuli sellisena, nagu see oli enne kaheahelalist katkemist.
Joonis 01: Homoloogiline rekombinatsioon
Homoloogilist rekombinatsiooni kasutatakse horisontaalse geeniülekande käigus geneetilise materjali vahetamiseks erinevate bakteritüvede ja viiruste vahel. Homoloogne rekombinatsioon on konserveerunud nii kõigi domeenide kui ka DNA ja RNA viiruste vahel. Seega on homoloogne rekombinatsioon peaaegu universaalne bioloogiline mehhanism. See on tugev alt seotud suurenenud vastuvõtlikkusega vähile, geenide sihtimisele ja geeniteraapiale. See on oluline eukarüootide rakkude jagunemisel. Homoloogne rekombinatsioon parandab ioniseeriva kiirguse või kahjulike kemikaalide põhjustatud DNA kahjustused. Lisaks DNA parandamisele aitab see meiootilise rakkude jagunemise kaudu luua ka geneetilist mitmekesisust, et saada spetsialiseerunud sugurakkudeks.
Mis on mittehomoloogne rekombinatsioon?
Mittehomoloogne rekombinatsioon on rada, mis parandab DNA kaheahelalised katkestused. Seda nimetatakse mittehomoloogseks, kuna katkestusotsad ligeeritakse otse, ilma et oleks vaja homoloogset malli. Seda rada juhivad tavaliselt lühikesed DNA järjestused, mida nimetatakse mikrohomoloogiateks. Need esinevad üheahelalistes üleulatuvates osades DNA kaheahelaliste katkestuste otstes.
Joonis 02: mittehomoloogne rekombinatsioon
Mittehomoloogne rekombinatsioon parandab katkestuse täpselt, kui need üleulatuvad osad on ideaalselt ühilduvad. Sobimatu mittehomoloogne rekombinatsioon põhjustab kasvajarakkudes translokatsiooni ja telomeeride sulandumist. Mittehomoloogne rekombinatsioonirada eksisteerib peaaegu kõigis bioloogilistes süsteemides ja see on domineeriv kaheahelaline katkestuse parandamise rada imetajatel. Selle raja inaktiveerimise ajal parandatakse kaheahelalised katkestused veaohtlikuma raja abil. Selle raja läbivad parandused viivad DNA järjestuste kustutamiseni mikrohomoloogiate vahel. Arheadel ja bakteritel puudub mittehomoloogne rada. Seevastu eukarüootid kasutavad mittehomoloogse rekombinatsiooni käigus mitmeid valke. See toimub selliste sammudena nagu lõpu sidumine ja lõastamine, lõpptöötlus ja ligeerimine.
Millised on homoloogse rekombinatsiooni ja mittehomoloogse rekombinatsiooni sarnasused?
- Homoloogne ja mittehomoloogne rekombinatsioon on geneetilised rekombinantsed rajad.
- Mõlemad parandavad DNA kaheahelalisi katkestusi.
- Rekombinatsioon toimub DNA ahelate vahel mõlema protsessi käigus.
- Lisaks leiavad nad aset peamiselt eukarüootides.
- Need on olulised geenide sihtimises ja geeniteraapias.
Mis vahe on homoloogsel ja mittehomoloogsel rekombinatsioonil?
Homoloogne rekombinatsioon toimub ahela invasiooni kaudu, et toota rekombinantseid kromosoome, samas kui mittehomoloogne rekombinatsioon toimub kaheahelaliste katkestuste tihendamiseks lõpptöötluse kaudu. Seega on see peamine erinevus homoloogse rekombinatsiooni ja mittehomoloogse rekombinatsiooni vahel. Samuti toimub homoloogne rekombinatsioon pikkade DNA ahelate vahel, samas kui mittehomoloogset rekombinatsiooni juhivad lühikesed DNA järjestused. Lisaks toimub homoloogne rekombinatsioon eukarüootides, bakterites ja viirustes, samas kui mittehomoloogne rekombinatsioon toimub peamiselt eukarüootides.
Allpool olev infograafik näitab erinevusi homoloogse rekombinatsiooni ja mittehomoloogse rekombinatsiooni vahel kõrvuti võrdlemiseks tabelina.
Kokkuvõte – homoloogne vs mittehomoloogne rekombinatsioon
Homoloogne rekombinatsioon on teatud tüüpi geneetiline rekombinatsioon, mis toimub meioosi ajal koos malli vajadusega. Samal ajal on mittehomoloogne rekombinatsioon rada, mis parandab DNA kaheahelalisi katkeid. Seda nimetatakse mittehomoloogseks, kuna katkestusotsad ligeeritakse otse, ilma et oleks vaja homoloogset malli. Veelgi enam, homoloogne rekombinatsioon toimub rekombinantsete kromosoomide saamiseks ahela invasiooni kaudu. Mittehomoloogne rekombinatsioon toimub kaheahelaliste katkestuste sulgemiseks lõpptöötluse teel. Lisaks toimub homoloogne rekombinatsioon pikkade DNA ahelate vahel ning eukarüootides, bakterites ja viirustes. Kuid mittehomoloogset rekombinatsiooni juhivad lühikesed DNA järjestused ja see toimub peamiselt eukarüootides. Niisiis, see võtab kokku erinevuse homoloogse rekombinatsiooni ja mittehomoloogse rekombinatsiooni vahel.
