Recombinaison génétique

Recombinaison génétique. Source: Curran919, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Qu'est-ce que la recombinaison génétique?

La Recombinaison génétique C'est le processus par lequel les molécules d'acide nucléique échangent des fragments, générant une nouvelle molécule. Il est très courant dans l'ADN, mais l'ARN peut également recombiner. La recombinaison est, après la mutation, la source la plus importante de variabilité génétique.

L'ADN participe à différents processus biochimiques. Pendant la réplication, il sert de moule pour la génération de deux nouvelles molécules d'ADN. En transcription, il permet de générer des molécules d'ARN à partir de régions spécifiques contrôlées par un promoteur.

Mais en plus de cela, l'ADN est également en mesure d'échanger des fragments. Grâce à ce processus, il génère de nouvelles combinaisons qui ne sont pas le produit des deux processus précédents, ou la fertilisation.

Tout processus de recombinaison implique la rupture et l'union des molécules d'ADN qui participent au processus. Ce mécanisme varie en fonction du substrat de recombinaison, des enzymes qui participent au processus et du mécanisme de son exécution.

La recombinaison dépend généralement de l'existence de régions complémentaires, similaires (sinon identiques), ou homologues entre les molécules qui recombinent. Dans le cas où les molécules se recombinment dans des processus non guidés par l'homologie, il est dit que la recombinaison n'est pas homologue.

Si l'homologie implique une région très courte présente dans les deux molécules, on dit que la recombinaison est spécifique au site.

Types de recombinaison génétique

Recombinaison spécifique au site

Dans le site de recombinaison spécifique au site, deux molécules d'ADN, généralement non homologues, ont une courte séquence commune aux deux. Cette séquence est la cible d'une enzyme de coupe spécifique et d'épissage.

L'enzyme, capable de reconnaître cette séquence et non une autre, la coupe en un endroit particulier dans les deux molécules. À l'aide de certains autres facteurs, échangez les bandes d'ADN des deux molécules participantes et forme un couintegrado.

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Recombinaison homologue

La recombinaison homologue est vérifiée entre les molécules d'ADN qui partagent au moins environ 40 nucléotides de similitude complète ou presque complète. Afin de réaliser le processus de recombinaison, au moins une endonucléase doit participer.

Les endonucléas sont des enzymes qui génèrent des coupes internes dans l'ADN. Certains le font pour procéder à la dégradation de l'ADN. D'autres, comme dans le cas de la recombinaison, le font pour générer une bosse dans l'ADN.

Cette bosse unique vous permet de traiter un ADN de bande simple avec une fin libre. Cette extrémité libre, orientée par une recombinase, permet à une bande simple d'envahir un double ADN déplaçant la bande résidente qui lui est identique.

C'est le point de réticulation, ou de croiser, entre une molécule d'ADN donneuse ("envahir") et un autre récepteur.

L'enzyme (recombinase) qui effectue le processus d'invasion et d'échange de bandes dans Escherichia coli Il s'appelle Collect. Il existe d'autres protéines homologues dans les procaryotes, comme les archaeas. Dans les eucaryotes, l'enzyme équivalente est appelée rad51.

Une fois que la bande envahissante déplace le résident, il interagit avec la bande qui était simple dans la molécule du donneur. Les deux points sont scellés par l'action d'une ligase.

Maintenant, nous avons un ADN de bandes hybrides (un groupe donneur et un groupe de réception, d'origine différentes) flanqué de donneur d'ADN et de récepteur d'ADN. Les points de fulgurage (quiasmas) se déplacent dans les deux directions au moins 200 pb.

Chaque point de fulgurage forme ce que l'on appelle la structure Holliday (produit ADN cruciforme d'un événement de recombinaison).

Cet ADN cruciforme doit être résolu par d'autres endonucléases. L'ADN hybride ou chimérique de cette structure peut être résolu de deux manières. Si la deuxième coupe endonucléotidale se produit dans la même bande dans laquelle le premier s'est produit, la recombinaison n'est pas générée. Si la deuxième coupe se produit dans l'autre bande, les produits résultants sont recombinants.

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Recombinaison non homologue

Enfin, il existe des processus de recombinaison qui ne dépendent pas de la similitude dans la séquence des molécules participantes. Dans les eucaryotes, il est très important, par exemple, la recombinaison des extrémités non homologues.

Cela se produit avec des fragments d'ADN qui ont des ruptures de double bande dans l'ADN. Celles-ci sont "réparées" par la cellule, en joignant d'autres fragments également avec des pauses à double bande.

Cependant, ces molécules ne devraient pas nécessairement être similaires à participer à ce processus de recombinaison. Autrement dit, lors de la réparation des dommages, la cellule peut unir ADN non lié, créant ainsi une molécule vraiment nouvelle (recombinante). 

Importance de la recombinaison

Importance comme cause: réplication et réparation de l'ADN

La recombinaison garantit la fidélité des informations ADN pendant et après le processus de réplication. La recombinaison détecte les dommages à l'ADN pendant le processus de création de nouvelles bandes dans cette macromolécule extrêmement longue.

Comme chaque groupe a ses propres informations et celle de son complément, la recombinaison garantit qu'aucun n'est perdu. Chacun agit comme un témoin de l'autre. De même, dans les organismes diploïdes, un chromosome homologue est un témoin de son frère, et vice versa.

D'un autre côté, une fois l'ADN reproduit, les mécanismes de réparation des dommages de cette molécule sont variés. Certains sont directs (il agit directement sur la blessure) et d'autres sont indirects.

Les mécanismes de réparation indirects dépendent de la recombinaison à effectuer. C'est-à-dire pour réparer les dommages dans une molécule d'ADN, une autre molécule homologue est utilisée. Cela agirait dans la recombinaison réparatrice comme un moule qui a subi des dommages.

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Importance en conséquence: la génération de variabilité génétique

La recombinaison est capable de créer une énorme variabilité chromosomique pendant la méiose. La recombinaison somatique génère également une variabilité, comme dans le cas des anticorps chez les vertébrés.

Dans de nombreux organismes, la méiose est gamatique. Dans les organismes ayant une reproduction sexuelle, la recombinaison finit par être l'un des moyens les plus puissants pour générer une variabilité.

C'est-à-dire que pour la mutation spontanée et la ségrégation des chromosomes, la recombinaison doit être ajoutée comme un autre élément générateur de variabilité gamatique.

L'intégration des génomes bactériophaphiques par le site de recombinaison spécifique au site, en revanche, a contribué au remodelage du génome de ses bactéries hôtes.

Cela a contribué à la génération de la variabilité génomique et de l'évolution de cet important groupe d'êtres vivants.

Recombinaison et santé

Nous avons déjà vu que l'ADN peut être réparé, mais pas ce qui les endommage. En fait, presque tout peut endommager l'ADN, en commençant par une réplication défectueuse qui n'est pas corrigée.

Mais au-delà de cela, l'ADN peut être endommagé par la lumière UV, le rayonnement ionisant, les radicaux libres d'oxygène.

Heureusement, nous ne devons pas abandonner la vie pour protéger l'ADN. Certaines choses doivent être renoncées, mais le grand travail est fait par la cellule elle-même. Ces mécanismes de détection des dommages à l'ADN et leur réparation ont évidemment une base génétique, et leur carence, des conséquences énormes.

Les maladies liées aux défauts de la recombinaison homologue comprennent, par exemple, les syndromes Bloom et Werner, le cancer de la famille et de la famille des familles, etc.

Les références

1. Bell, J. C., Kowalczykowski, S. C. Mécanique et interrogation à une seule molécule de recombinaison de l'ADN. Revue annuelle de la biochimie.
2. Prado, F. Recombinaison homologue: à la fourche et au-delà. Gènes.