7.10: 基因转换

Gene Conversion
JoVE Core
Molecular Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Molecular Biology
Gene Conversion
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

9,711 Views

02:08 min
November 23, 2020

Overview

除了通过 DNA 修复维持基因组稳定性外,同源重组在基因组多样化中起着重要作用。事实上,序列的重组构成了基因组进化的分子基础。基因组序列的随机和非随机排列创建了一个新的合并序列库。这些新形成的基因组可以决定细胞的适应性和存活率。在细菌中,同源和非同源类型的重组导致新基因组的进化,最终决定细菌对不同环境条件的适应性。

在减数分裂过程中,当单个细胞分裂两次以产生四个细胞,其中包含原始染色体数量一半时,HR 会导致基因之间的交叉。这意味着同一染色体上序列几乎相同的两个区域断裂,然后重新连接,但连接到不同的末端。同源染色体 DNA 序列之间的微小差异不会改变基因的功能,但可以改变基因的等位基因或表型。例如,如果一个基因编码头发颜色等性状,它的等位基因决定了特定的表型,即头发是黑色、金色还是红色。人类在每个基因位置包含同一基因的两个等位基因,每个来自亲本。基因转换等重组会改变这种分布,从而改变基因在后代中的形式或表现。

Transcript

与双链断裂是意外的有丝分裂不同,在减数分裂中,它们是由一种称为 Spo11 的酶产生的,该酶会裂解磷酸二酯骨架。断裂的螺旋末端被一种称为 MRX 的蛋白质复合物修剪,损伤通过称为基因转换的过程进行修复。

在这里,受损的”受体”DNA 链侵入同源”供体”DNA 双链体,形成置换环。这会产生异源双链 DNA 区域,其中供体 DNA 的一条链与受体 DNA 的互补链配对。

DNA 聚合酶延伸侵袭链,然后延伸的 D 环与游离的 3′ 尾配对。新捕获的链上的 DNA 合成导致形成具有两个四链结构的中间体,称为 Holliday 连接。

这种双 Holliday 连接中间体通过称为解析酶的 DNA 修复酶进行解析,并且连接可以在两个方向上被切割。在第一种研究中,解析酶水平刻痕每个连接,使亲本链仍然完整。

这会产生一种非交叉产品,之所以命名,是因为断裂后的链仍与其原始伴侣在一起,并且供体链和受体链没有重大交叉。

或者,如果切割发生在垂直位置,则损伤侧翼的区域被切换,导致交叉产物,其中断裂后的供体链与受体链重新组合。

基因转换对基因组多样性有重大影响。在有性繁殖的生物体中,后代从父亲那里继承了一组基因,从母亲那里继承了一组基因。
亲本 DNA 集重组,姐妹染色单体发生基因转换。这导致后代与父母的染色体相比具有新的染色体。

Key Terms and definitions​

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for