Обща рекомбинация Flashcards
Рекомбинация дефиниция, възникване
- процес, при който ДНК се скъсва и получените фрагменти се съединяват по нов начин
- възникнал като начин за репарация на хим. повреди в ДНК - използва се здравата хроматида
- ген. разнообразие
Функции на обща рекомбинация
1) Получаване на ДНК с нови алелни съчетания (мейотичен кросинговър)
2) Възстановяване на увредена ДНК след репликация – рекомбинативна репарация
- соматичен (митотичен) кросинговър
- участват не само сестринските хроматиди, а и несестринските
- позволява рекомбинативна репарация дори и преди репликацията
- този резервен механизъм за справяне с тежки ДНК-повреди обяснява защо организмите с обемисти геноми са диплоидни
Поправка на двойноверижно скъсване чрез хомоложна рекомбинация етапи до определяне дали обмяна е кросовър или не
1) Екзонуклеази подрязват свободни краища - 3’-краища се едноверижни висулки
2) Едната висулка чрез хеликаза навлиза в неповредена ДНК - образува хетеродуплекс с едната верига, другата се избутва в D-бримка
3) ДНК-полимераза удължава сдвоения с матрицата край
А) Сдвояване чрез синтез (анийлинг) - удължена верига се връща към втората висулка, втората верига се синтезира по нея - няма обмяна на участъци, НО неточно сдвояване на висулки
Б) Репарация на двуверижни скъсвания - D-бримка се свързва с втората висулка, двете ДНК мол. са свързани със структури на Холидей - при разделяне на структурите ДНК мол. са или нонкросовър с малки кръпки или обменят големи участъци (кросовър)
Миграция и разпад на структури на Холидей
- структури на Холидей се местят по ДНК под действието на определени белтъци
- дали ДНК ще обменят малки или големи участъци зависи от това как са се завъртели структури на Холидей и срязване от ендонуклеази (резолвази)
- ДНК-лигази зашиват никовете
Механизъм на процеса кросинговър (второ обяснение)
1) Двойноверижно скъсване на една от хроматидите на бивалента
2) Получават се едноверижни опашки на скъсаната верига чрез изрязване - те се вмъкват между веригите на несестринска хорматида и образуват бримка
3) Процес се ръководи от рекомбиназни белтъци (RAD 51) по опашката, които се премахват
4. А) Кръстовидна структура се стабилизира от crossover promoting proteins - структура на Холидей и последващо дострояване на веригите (кросинговър)
4. Б) Прекръстосване се разпада, скъсванията се поправят чрез синтез на комплементарна ДНК (noncrossover)
Съдба на несдояванията в хетеродуплекс (mismatch repair) и генна конверсия
- ДНК молекулите не съвпадат напълно - има несвдоявания, които изчезват след репликация
- понякога има ензими, които репарират несдояванията и ги поправят - двете вериги придобиват еднакъв строеж
-> генна конверсия - един алел се превръща в друг, получава се и при нереципрочна размяна на ген. инф. - липсващ сегмент от една хроматида се заменя с копие на несетрински сегмент
Синаптонемален комплекс структура и функция
- странични елементи
- централен елемент
- напречни нишки
- рекомбинационни възли
– медиира конюгация и рекомбинация между несестрински хроматиди
Участие на синаптонемален комплекс и рекомбинация
Лептотен
- хромозоми са реплицирани - две двойни ДНК спирали с хистони
- хромозоми се организират в бримки върху обща ос от кохезини и белтъци на странични елементи на СК
- двойноверижни скъсвания в хромозоми - оформяне на едноверижен участък, който се протяга към несестринска хроматида чрез RAD51 и др.
Участие на синаптонемален комплекс и рекомбинация
Зиготен
- добавяне на елементи на СК - странични елементи, напречни нишки, централен елемент (стабилизра цялата структура)
- започва подготовка на поправка - едноверижна ДНК се свързва с участък от несетринска хроматида
Участие на синаптонемален комплекс и рекомбинация
Пахитен
- пълен синапс между хомоложни хромозоми
- кохезини и протеини на странични елементи се оттеглят от места със скъсвания - репарация (кросинговър или репаративно дострояване)
- горещи точки около места на скъсване/кросинговър (високо метилиране на хистони) - Spo11 прави програмирани двойноверижни скъсвания
Участие на синаптонемален комплекс и рекомбинация
Диплотен и диакинеза
- започва след репарация на двойноверижни скъсвания - СК се разпада
- кохезини и протеини на странични елементи остават за уплътняване (+ кондензини, топоизомерази)
- биваленти оформят кръстовидни структури
- хомолози са свързани чрез кондензини до анафаза I, когато те се разделят
- сестрински хроматиди са свързани чрез кохезини до анафаза II
Какво представляват рекомбинационните възли? функции видове
- съдържат про-кросинговъровите протеини, необходими за кросинговър
- стабилизират първоначални прекръстосвания и ги довеждат до кросинговър
- зиготен - early RNs - повече, подпомгат синапс и начало на прекръстосване
- пахитен - late RNs - довършва се кросинговър
Рекомбинация при бактериите етапи
1) RecBCD се свързва с ДНК и разделя веригите
2) RecB и RecD са хеликази - образуват две едноверижни опашки и две едноверижна бримки в ДНК (премахват нк)
3) Достигайки Chi комплексът прави едноверижно скъсване и напред избутва ДНК участък да се отдели като опашка/висулка
4) RecA (новодошъл) се натрупва около опашка - тя се вмъква в друга бакт. хромозома и образува D-бримка
5) ДНК-полимераза добавя нк към свободния 3’-край и достроява веригата, същото с другата опашка, лигаза ги съшива - структура на Холидей
6) RecA се отделя, RuvABC се присъединява, срязване, поправяне на никове
Начини за рекомбинация при бактерии (хоризонтален пренос на гени)
- конюгация – ДНК сегмент се прехвърля от една клетка на друга; обикновено чрез плазмид и контакт между клетките
- трансформация – клетката приема ДНК отвън от мъртва клетка
- трансдукция – новата ДНК се внася от фаги
– може да се извърши рекомбинация в клетка-реципиент
Какво е синдром на Блум и причини
- обикновено соматичните кл. предпочитат сдвояване чрез синтез (без обмяна на участъци)
- при мутация, дезактивираща хеликазата, която участва при сдояване чрез синтез започва само репарация с обмяна на хромозомни участъци
- системи за репарация работят без резултат - нисък ръст, риск от рак, обрив при слънце
