Other than maintaining genome stability via DNA repair, homologous recombination plays an important role in diversifying the genome. In fact, the recombination of sequences forms the molecular basis of genomic evolution. Random and non-random permutations of genomic sequences create a library of new amalgamated sequences. These newly formed genomes can determine the fitness and survival of cells. In bacteria, homologous and non-homologous types of recombination lead to the evolution of new genomes that ultimately decide the adaptability of bacteria to varying environmental conditions.
During meiosis, when a single cell divides twice to produce four cells containing half the original number of chromosomes, HR leads to crossovers between genes. This means that two regions of the same chromosome with nearly identical sequences break and then reconnect but to a different end piece. The minor differences between the DNA sequences of the homologous chromosomes do not change the function of the gene but can change the allele or the phenotype of the gene. For example, if a gene codes for a trait such as hair color, its allele determines the specific phenotype, i.e. whether the hair would be black, blonde or red. Humans contain two alleles of the same gene, at each gene location, one from each parent. Recombination such as gene conversion changes this distribution, altering the gene’s form or manifestation in the offspring.
이중 가닥 절단이 우발적인 유사분열과 달리 감수분열에서는 포스포다이에스테르 골격을 절단하는 Spo11이라는 효소에 의해 생성됩니다. 부러진 나선 말단은 MRX라고 하는 단백질 복합체에 의해 다듬어지고, 손상은 유전자 변환이라는 과정에 의해 복구됩니다.
여기서 손상된 “수용체” DNA 가닥은 상동 “공여자” DNA 이중체에 침입하여 변위 루프를 형성합니다. 이것은 공여자 DNA의 가닥이 수용체 DNA의 상보적 가닥과 쌍을 이루는 이중이중 DNA 영역을 생성합니다.
DNA 중합효소는 침입하는 가닥을 확장하고, 확장된 D-루프는 자유로운 3′ 꼬리와 쌍을 이룹니다. 새로 포획된 가닥에서 DNA 합성은 Holliday 접합이라고 하는 두 개의 4가닥 구조를 가진 중간체를 형성합니다.
이 이중 Holliday 접합 중간체는 resolvases라고 하는 DNA 복구 효소에 의해 해결되며 접합부가 절단될 수 있는 두 가지 방향이 있습니다. 첫 번째로, resolvase는 각 접합부를 수평으로 흠집을 내어 부모 가닥이 그대로 유지되도록합니다.
그 결과 비교차(non-crossover) 제품이 생성되는데, 이는 분리 후 가닥이 원래 파트너와 함께 남아 있고 기증자와 수용체 가닥의 주요 교차가 없기 때문에 명명되었습니다.
대안적으로, 절단이 수직으로 발생하는 경우, 손상 측면의 영역이 교차 산물로 전환되고, 여기서 절단 후 공여체 가닥이 수용체 가닥과 재결합됩니다.
유전자 전환은 게놈 다양성에 상당한 영향을 미칩니다. 유성 생식 유기체에서 자손은 아버지로부터, 어머니로부터 한 세트의 유전자를 물려받습니다.
부모 DNA 세트는 재결합하고 자매 염색분체는 유전자 변환을 겪습니다. 그 결과 자손은 부모의 염색체에 비해 새로운 염색체를 갖게 됩니다.
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