Rekombinacja homologiczna

Podstawowym wymogiem replikacji DNA jest utrzymanie integralności materiału genetycznego. Z tego powodu pęknięcia dwuniciowe są preferencyjnie naprawiane przez rekombinację homologiczną i zwykle przeprowadza się ją po syntezie DNA, gdy dwie potomne cząsteczki DNA znajdują się w pobliżu, a jedna może służyć jako matryca do naprawy drugiej.

U eukariontów kompleks białkowy zwany MRN, składający się z wyspecjalizowanych nukleaz, degraduje uszkodzone końce DNA, podczas gdy końce są ze sobą połączone. DNA pozostawia się z jednoniciowymi zwisami 3-4 nukleotydów z końcem 3' OH. Ten jednoniciowy odcinek jest stabilizowany przez białka RPA, dopóki Rad51 - homolog białka prokariotycznego RecA - nie zostanie aktywowany przez ATP i nie zwiąże się z DNA, tworząc włókno.

W żarniku DNA występuje w postaci trójek nukleotydów, w których szkielet DNA jest rozwijany między sąsiednimi trojaczkami. To włókno DNA-białko wiąże się z dupleksowym DNA z chromatydy siostrzanej, rozciągając nienaruszony matrycowy DNA i destabilizując go, tak że dwie nici można łatwo rozdzielić, a przerwana nić może próbować związać się z matrycą, w procesie znanym jako inwazja nici.

Atakująca nić poszukuje nieuszkodzonych, homologicznych sekwencji w genomowym DNA, próbując utworzyć pary zasad w bloku trzech nukleotydów. Jeśli pary zasad nie pasują, atakujące DNA dysocjuje i szuka innych regionów homologicznych. Jeśli jeden tryplet z inwazyjnej nici pasuje do matrycy, pobierane są próbki kolejnych trzech nukleotydów.

Jeśli sekwencja pasuje do odcinka co najmniej pięciu trypletów, powstaje struktura pętli przemieszczenia, w której polimeraza DNA wykorzystuje zaatakowaną nić jako matrycę.

Następnie helikaza wypiera teraz wydłużoną pasmo inwazyjne, które łączy się z niepowlekanym uszkodzonym pasmem. Następnie druga uszkodzona nić wyżarza się do komplementarnej nici matrycowego DNA w celu kolejnej rundy syntezy DNA. Wreszcie siostrzane nici dysocjują, a ligaza DNA uszczelnia nacięcia, przywracając naprawione helisy i zapewniając dokładną naprawę nienaruszonego chromosomu.