Klíčový rozdíl mezi homologní rekombinací a nehomologní rekombinací je v tom, že homologní rekombinace probíhá prostřednictvím invaze vlákna za vzniku rekombinantních chromozomů, zatímco nehomologní rekombinace probíhá prostřednictvím konečného zpracování k uzavření dvouvláknových zlomů.
Rekombinace je důležitý proces pro genomickou evoluci a diverzifikaci. Proces, kterým se poškozená DNA opravuje, je mechanismus genetické rekombinace. Homologní rekombinace sestává ze série vzájemně souvisejících drah, které pomáhají opravit zlomy dvouřetězcové DNA a meziřetězcové příčné vazby. Nehomologní rekombinace je dráha, která je také spojena s opravou dvouřetězcové DNA, zejména u vyšších eukaryot.
Co je homologní rekombinace?
Homologní rekombinace je typ genetické rekombinace, která probíhá během meiózy. Párové chromozomy z mužských a ženských rodičů se během homologní rekombinace zarovnají tak, že se podobné sekvence DNA z párových chromozomů vzájemně kříží. Toto je známé jako strandová invaze. Takové křížení vedou k promíchání genetického materiálu, což způsobí genetické variace mezi potomky. Homologní rekombinace se používá hlavně k opravě škodlivých zlomů vyskytujících se v DNA prostřednictvím procesu zvaného oprava homologní rekombinací. Taková oprava DNA má tendenci vést k nekříženým produktům, které obnovují poškozenou molekulu DNA tak, jak byla před dvouřetězcovým zlomem.
Obrázek 01: Homologní rekombinace
Homologní rekombinace se používá během horizontálního přenosu genů k výměně genetického materiálu mezi různými kmeny bakterií a virů. Homologní rekombinace je zachována mezi všemi doménami, stejně jako v DNA a RNA virech. Homologní rekombinace je tedy téměř univerzální biologický mechanismus. To je silně spojeno se zvýšenou náchylností k rakovině, genovým cílením a genovou terapií. Je nezbytný při dělení buněk u eukaryot. Homologní rekombinace opravuje poškození DNA způsobená ionizujícím zářením nebo škodlivými chemikáliemi. Kromě opravy DNA také pomáhá produkovat genetickou rozmanitost prostřednictvím dělení meiotických buněk, aby se staly specializovanými buňkami gamet.
Co je nehomologní rekombinace?
Nehomologní rekombinace je cesta, která opravuje dvouřetězcové zlomy DNA. Označuje se jako nehomologní, protože konce přerušení se přímo ligují bez potřeby homologního templátu. Tato cesta je obvykle vedena krátkými sekvencemi DNA nazývanými mikrohomologie. Ty existují v jednořetězcových převisech na koncích dvouřetězcových zlomů DNA.
Obrázek 02: Nehomologní rekombinace
Nehomologní rekombinace opraví zlom přesně, když jsou tyto přesahy dokonale kompatibilní. Nevhodná nehomologní rekombinace vede k translokaci a fúzi telomer v nádorových buňkách. Nehomologní rekombinační dráha existuje téměř ve všech biologických systémech a je převládající dvouřetězcovou cestou opravy zlomu u savců. Během inaktivace této dráhy jsou dvouřetězcové zlomy opraveny cestou náchylnější k chybám. Opravy touto cestou vedou k deleci sekvencí DNA mezi mikrohomologiemi. Archaea a bakterie postrádají nehomologní cestu. Naproti tomu eukaryota využívají řadu proteinů během nehomologické rekombinační dráhy. To se děje v krocích, jako je koncová vazba a tethering, koncové zpracování a ligace.
Jaké jsou podobnosti mezi homologní rekombinací a nehomologní rekombinací?
- Homologní a nehomologní rekombinace jsou genetické rekombinantní cesty.
- Oba opravují dvouřetězcové zlomy v DNA.
- Rekombinace probíhá mezi řetězci DNA během obou procesů.
- Navíc se odehrávají hlavně v eukaryotech.
- Jsou důležité v genovém cílení a genové terapii.
Jaký je rozdíl mezi homologní rekombinací a nehomologní rekombinací?
Homologní rekombinace se uskutečňuje prostřednictvím invaze vlákna za vzniku rekombinantních chromozomů, zatímco nehomologní rekombinace probíhá prostřednictvím konečného zpracování k uzavření dvouvláknových zlomů. Toto je klíčový rozdíl mezi homologní rekombinací a nehomologní rekombinací. Také homologní rekombinace probíhá mezi dlouhými DNA řetězci, zatímco nehomologní rekombinace je řízena krátkými DNA sekvencemi. Kromě toho homologní rekombinace probíhá v eukaryotech, bakteriích a virech, zatímco nehomologní rekombinace probíhá hlavně v eukaryotech.
Níže uvedená infografika představuje rozdíly mezi homologní rekombinací a nehomologní rekombinací v tabulkové formě pro srovnání vedle sebe.
Shrnutí – Homologní vs nehomologní rekombinace
Homologní rekombinace je typ genetické rekombinace, která probíhá během meiózy s potřebou šablony. Mezitím je nehomologní rekombinace cestou, která opravuje dvouvláknové zlomy DNA. Označuje se jako nehomologní, protože konce přerušení se přímo ligují bez potřeby homologního templátu. Kromě toho dochází k homologní rekombinaci prostřednictvím invaze vlákna za vzniku rekombinantních chromozomů. Zatímco nehomologní rekombinace se uskutečňuje prostřednictvím konečného zpracování k utěsnění dvouřetězcových zlomů. Kromě toho dochází k homologní rekombinaci mezi dlouhými řetězci DNA a v eukaryotech, bakteriích a virech. Ale nehomologní rekombinace je vedena krátkými sekvencemi DNA a děje se hlavně u eukaryot. Toto shrnuje rozdíl mezi homologní rekombinací a nehomologní rekombinací.
