Recombinaison conservatrice spécifique au site et variation de phase

La recombination site-spécifique est un type d'échange génétique où des enzymes spécialisées, appelées recombinases spécifiques de site, catalysent le mouvement des sections d'ADN entre des sites définis qui partagent une certaine homologie de séquence. Lorsque de tels mouvements se produisent, les régions à échanger sont généralement flanquées d'une paire de séquences symétriques composées d'ADN double brin d'environ 20 à 30 paires de base de long. Les enzymes spécialisées, appelées recombinases, qui se lient à ces séquences peuvent appartenir à des familles sérine ou tyrosine recombinase.

Les familles ont un résidu de sérine ou de tyrosine au niveau du site actif de l'enzyme et utilisent des mécanismes distincts. Dans le cas de la sérine recombinase, les sous-unités se lient d'abord spécifiquement à leurs nouvelles séquences de reconnaissance formant un complexe synaptique. Ensuite, la sérine du site actif attaque le phosphodiester de l'ADN au centre de ces séquences, créant ainsi des points d'arrêt connus sous le nom de sites crossover.

Ensuite, les sérine recombinases coupent toutes les hélices d'ADN impliquées avant que l'échange de brin ne se déroule. En revanche, les tyrosine recombinases se lient de la même manière, mais coupent et rejoignent un brin de l'ADN duplex à la fois. Le résidu de tyrosine se lie alors de façon covalente à l'extrémité trois prime du brin clivé, tandis que les groupes hydroxyles libres en cinq prime attaquent la protéine de liaison à l'ADN formant une jonction de Holliday.

Ce modèle complexe est le premier événement d'enjambement. Ensuite, lorsque les brins d'ADN restants sont clivés et échangés par les sous-unités de recombinase dans le second cas, la jonction de Holliday est réparée en produits recombinants. Il existe trois conséquences potentielles de tels événements de recombinaison.

Le premier, est l'intégration dans laquelle une molécule d'ADN circulaire est insérée dans un second ADN linéaire. Lorsque les deux sites sont sur la même molécule d'ADN, le deuxième résultat peut être l'excision, où la partie de l'ADN découpé est simplement retirée, libre de s'intégrer ailleurs dans le génome. Dans le troisième scénario, si les sites d'incision sont dans des orientations opposées, l'inversion peut se produire là où la section d'ADN est retirée, puis réintégrée dans l'orientation opposée.

Un exemple bien étudié de ce phénomène est l'inversion spécifique du site d'un segment chromosomique de la bactérie salmonelle, qui lui permet de produire deux types différents de flageline selon l'environnement. Et ce processus est appelé variation de phase.