Peamine erinevus homoloogse rekombinatsiooni ja kohaspetsiifilise rekombinatsiooni vahel seisneb selles, et homoloogse rekombinatsiooni korral vahetatakse geneetiline materjal kahe identse kaheahelalise või üheahelalise nukleiinhappe molekuli, nagu DNA või RNA, vahel, samas kui kohaspetsiifilise rekombinatsiooni korral vahetatakse geneetiline materjal kahe identse kaheahelalise või üheahelalise nukleiinhappe molekuli vahel. spetsiifilise rekombinatsiooni korral toimub DNA ahela vahetus DNA segmentide vahel, millel on vähem alt teatud järjestuse homoloogia, kuid puudub ulatuslik homoloogia.
Rekombinatsioon on protsess, mille käigus DNA tükid purustatakse ja rekombineeritakse, et tekitada uusi alleelide kombinatsioone. See protsess loob erinevate organismide geneetilise mitmekesisuse. Seda nimetatakse ka geneetiliseks ümberkorraldamiseks. Seda defineeritakse kui protsessi, mille käigus toimub geneetilise materjali vahetus erinevate organismide vahel, et saada järglasi uute alleelide kombinatsioonidega, mis erinevad kummalgi vanemal leiduvatest. Homoloogne rekombinatsioon ja kohaspetsiifiline rekombinatsioon on kahte tüüpi rekombinatsioonimehhanisme.
Mis on homoloogne rekombinatsioon?
Homoloogne rekombinatsioon on teatud tüüpi geneetiline rekombinatsioon, mille käigus geneetiline materjal vahetatakse kahe sarnase (identse) kaheahelalise või üheahelalise nukleiinhappe (DNA või RNA) molekuli vahel. Rakud kasutavad seda laialdaselt mõlemas DNA ahelas esinevate kahjulike katkestuste parandamiseks, mida nimetatakse kaheahelalisteks katkestusteks (DSB). Seda protsessi nimetatakse homoloogiliseks rekombinatsiooniliseks parandamiseks (HRR). Samuti tekitab homoloogne rekombinatsioon eukarüootides meioosi ajal uusi DNA järjestuste kombinatsioone. Meioos on protsess, mille käigus eukarüootid toodavad sugurakke, nagu spermid ja munarakud.
Joonis 01: Homoloogiline rekombinatsioon
Homoloogne rekombinatsioonimehhanism
Meioosi ajal joonduvad isase ja naissoost vanema paariskromosoomid nii, et paariskromosoomide sarnastel DNA järjestustel on võimalus üksteisega ristuda. Selle ristumise tulemuseks on geneetiliste materjalide segamine. Homoloogne rekombinatsioon toimub selliste valkude abil nagu PRDM9, SPO11, DMC1, ZCWPW1, RPA, Dna2, BLM, CtIP, BRCA1, BRCA2 jne. Need uued DNA või alleelide kombinatsioonid tekitavad järglastes geneetilisi variatsioone. See võimaldab elanikkonnal evolutsiooni käigus kohaneda.
Homoloogilist rekombinatsiooni kasutavad ka bakterid ja viirused. Seda nimetatakse "horisontaalseks geeniülekandeks" - protsessiks, mis vahetab geneetilist materjali erinevate bakteri- ja viirustüvede ning -liikide vahel.
Mis on saidipõhine rekombinatsioon?
Kohaspetsiifiline rekombinatsioon on teatud tüüpi geneetiline rekombinatsioon, mille käigus toimub DNA ahela vahetus DNA segmentide vahel, millel on vähem alt teatud järjestuse homoloogia, kuid puudub ulatuslik homoloogia. See esineb bakterite genoomi replikatsioonis, diferentseerumise patogeneesis ja liikuva geneetilise elemendi liikumises.
Saidipõhine rekombinatsioonimehhanism
Selles protsessis osalevad ensüümid, mida tuntakse kohaspetsiifiliste rekombinaasidena (SSR). Nad tunnevad ära ja seostuvad lühikeste ja spetsiifiliste DNA järjestustega. Seejärel lõikavad nad DNA karkassi ja vahetavad kaks kaasatud DNA heeliksit. Lõppkokkuvõttes ühinevad need ensüümid uuesti DNA ahelatega.
Joonis 02: saidipõhine rekombinatsioon
Enamasti piisab selle protsessi jaoks rekombinaasi ensüümi ja rekombinatsioonikohtade olemasolust. Kuid mõnel juhul on vaja mitmeid lisavalke või lisakohti. Saidispetsiifilised rekombinatsioonisüsteemid on väga spetsiifilised, kiired ja tõhusad. Seetõttu on need potentsiaalsed geenitehnoloogia tööriistad.
Millised on homoloogse rekombinatsiooni ja kohaspetsiifilise rekombinatsiooni sarnasused?
- Need on tüüpi rekombinatsioonimehhanismid.
- Need suurendavad erinevate organismide geneetilist varieerumist.
- Mõlemad protsessid toimuvad DNA vahel.
- Nad kasutavad rekombinatsioonimehhanismi jaoks spetsiifilisi valke.
- Mõlemad toimuvad nii prokarüootides kui ka eukarüootides.
Mis vahe on homoloogsel rekombinatsioonil ja kohaspetsiifilisel rekombinatsioonil?
Homoloogne rekombinatsioon on teatud tüüpi geneetiline rekombinatsioon, mille käigus geneetiline materjal vahetatakse kahe identse kaheahelalise või üheahelalise nukleiinhappe molekuli, nagu DNA või RNA, vahel. Teisest küljest on kohaspetsiifiline rekombinatsioon teatud tüüpi geneetiline rekombinatsioon, kus DNA ahela vahetus toimub DNA segmentide vahel, millel on vähem alt teatud järjestuse homoloogia, kuid puudub ulatuslik homoloogia. Niisiis, see on peamine erinevus homoloogse rekombinatsiooni ja kohaspetsiifilise rekombinatsiooni vahel. Lisaks toimub pikkade DNA ahelate vahel homoloogne rekombinatsioon. Seevastu lühikeste DNA järjestuste vahel toimub kohaspetsiifiline rekombinatsioon. Seega on see veel üks oluline erinevus homoloogse rekombinatsiooni ja kohaspetsiifilise rekombinatsiooni vahel.
Allpool on loetelu erinevustest homoloogse rekombinatsiooni ja kohaspetsiifilise rekombinatsiooni vahel tabeli kujul.
Võrdluse kokkuvõte – homoloogne vs kohaspetsiifiline rekombinatsioon
Geneetiline rekombinatsioon hõlmab geneetilise materjali vahetust kas mitme kromosoomi või sama kromosoomi erinevate piirkondade vahel. Homoloogne rekombinatsioon ja kohaspetsiifiline rekombinatsioon on kahte tüüpi rekombinatsioonimehhanisme. Laialdase järjestuse homoloogiaga DNA vahel toimub homoloogne rekombinatsioon. Saidispetsiifiline rekombinatsioon toimub DNA vahel, millel puudub ulatuslik homoloogia. Seega võtab see kokku erinevuse homoloogse rekombinatsiooni ja kohaspetsiifilise rekombinatsiooni vahel.
