Ricombinazione omologa

  • Shelley Farrar Stoakes, M.Sc., B.Sc.Di Shelley Farrar Stoakes, M.Sc., B. Sc.Recensito dal Dr. Liji Thomas, MD

    Le rotture del DNA a doppio filamento si verificano attraverso errori nella replicazione del DNA e l’esposizione ad agenti nocivi come le radiazioni ionizzanti. Questo tipo di danno al DNA deve essere riparato per mantenere l’integrità genomica e prevenire la crescita incontrollata delle cellule.

    Credito: Leigh Prather/.com

    La ricombinazione omologa è un meccanismo per riparare le rotture del DNA a doppio filamento. Comporta lo scambio di sequenze nucleotidiche per riparare le basi danneggiate su entrambi i filamenti di DNA attraverso l’utilizzo di un segmento cromosomico omologo. Sebbene ci siano altri metodi di riparazione del DNA che non richiedono un modello omologo, questo meccanismo è vantaggioso in quanto è meno soggetto a errori.

    La ricombinazione omologa è associata alle giunzioni Holliday che aiutano nell’accoppiamento delle eliche del DNA. Diversi percorsi possono produrre prodotti crossover e non crossover, e questo è vitale per la variazione genetica e quindi l’evoluzione.

    Fasi di base della ricombinazione omologa

    La ricombinazione omologa può essere definita in tre fasi:

    1. Scambio di fili
    2. Migrazione di rami
    3. Risoluzione

    Lo scambio di fili è iniziato da una degradazione di 5’-3’ di un filo ad entrambe le estremità di rottura producendo 3’ segmenti a filamento singolo. Le estremità 3 ‘ si accoppiano con una regione omologa di un cromatide sorella per fornire un crossover del DNA o una giunzione Holliday per la sintesi di nuovo DNA.

    La migrazione del ramo estende le regioni eteroduplex formate dal sito di crossover traslocando la giunzione di Holliday lungo il DNA. Una regione eteroduplex è formata tramite il collegamento di singoli trefoli attraverso l’accoppiamento di base e può essere migliaia di coppie di basi di lunghezza. La fase di risoluzione è completa quando la scissione della giunzione produce molecole di DNA separate.

    La giunzione Holliday e ricombinazione omologa

    La giunzione Holliday è una struttura a forma di croce contenente quattro bracci a doppio filamento. Funziona come intermedio durante la ricombinazione omologa attraverso l’accoppiamento delle due eliche omologhe del DNA e lo scambio reciproco di due dei quattro filamenti. Le proteine quindi interagiscono con la giunzione per spostare il punto di crossover in cui le eliche del DNA sono unite per estendere il DNA eteroduplex.

    La fase di risoluzione taglia i trefoli che collegano le due eliche tagliando la coppia originale di trefoli incrociati o tagliando i trefoli non incrociati. Quando i trefoli incrociati originali vengono tagliati, le eliche del DNA separate sono in gran parte inalterate, ad eccezione dello scambio di DNA a filamento singolo che forma l’eteroduplex.

    Tagliando i fili originali non incrociati, si formano due cromosomi ricombinanti attraverso lo scambio reciproco di segmenti di DNA a doppio filamento.

    Percorso DSBR per la riparazione di rotture a doppio filamento nel DNA

    Esistono due percorsi attraverso i quali le rotture a doppio filamento nel DNA vengono riparate mediante ricombinazione omologa. Dopo lo scambio di filamenti e la sintesi del DNA, la via di riparazione della rottura del doppio filamento (DSBR) comporta la formazione di una seconda giunzione Holliday tra un segmento di DNA 3’ non coinvolto nell’invasione del filamento e un cromosoma omologo.

    Le doppie giunzioni Holliday vengono tagliate in prodotti ricombinanti spaccando i due trefoli ad ogni giunzione Holliday tramite endonucleasi intaccate. La via DSBR tende a provocare crossover cromosomica e dipende dal fatto che i fili incrociati o non incrociati siano tagliati ad ogni giunzione di Holliday. La riparazione ricombinazionale delle doppie rotture incagliate attraverso DBSR è soltanto una via secondaria durante la mitosi.

    Percorso SDSA per la riparazione di rotture a doppio filamento nel DNA

    Il percorso di ricottura del filamento dipendente dalla sintesi (SDSA) è il principale meccanismo per la riparazione di rotture a doppio filamento nel DNA durante la mitosi. I prodotti non crossover si formano estendendo la regione del DNA eteroduplex, attraverso la migrazione del ramo, prima che il 3’ di nuova sintesi ricotti al singolo filamento complementare dall’altra parte della rottura.

    SDSA è anche la via di ricombinazione omologa per la produzione di prodotti non crossover nella meiosi in caso di rotture a doppio filamento. La via SDSA di ricombinazione omologa impedisce quindi qualsiasi perdita di eterozigosità.

    Ulteriori letture

    • Tutto il contenuto di DNA
    • Che cos’è il DNA?
    • DNA Proprietà
    • DNA Modifiche Chimiche
    • DNA Funzioni Biologiche
    Shelley Farrar Stoakes

    Scritto da

    Shelley Farrar Stoakes

    Shelley ha un Master in Evoluzione Umana presso l’Università di Liverpool e sta attualmente lavorando al suo Ph. D, ricerca comparativa primate e umana anatomia scheletrica. È appassionata di comunicazione scientifica con una particolare attenzione alla segnalazione delle ultime notizie e scoperte scientifiche ad un vasto pubblico. Al di fuori della sua ricerca e della scrittura scientifica, Shelley ama leggere, scoprire nuove band nella sua città natale e fare lunghe passeggiate con i cani.

    Ultimo aggiornamento febbraio 26, 2019

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      Stoakes, Shelley Farrar. (2019, 26 febbraio). Ricombinazione omologa. Notizie-Medico. Estratto il 24 marzo 2021 da https://www.news-medical.net/life-sciences/Homologous-Recombination.aspx.

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      Stoakes, Shelley Farrar. “Ricombinazione omologa”. Notizie-Medico. 24 March 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/Homologous-Recombination.aspx>.

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      Stoakes, Shelley Farrar. “Homologous Recombination”. News-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/Homologous-Recombination.aspx. (accessed March 24, 2021).

    • Harvard

      Stoakes, Shelley Farrar. 2019. Homologous Recombination. News-Medical, viewed 24 March 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/Homologous-Recombination.aspx.

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