Ключевое различие между гомологичной рекомбинацией и негомологичной рекомбинацией заключается в том, что гомологичная рекомбинация происходит за счет инвазии цепей с образованием рекомбинантных хромосом, тогда как негомологическая рекомбинация происходит за счет процессинга концов для закрытия двухцепочечных разрывов.
Рекомбинация - важный процесс геномной эволюции и диверсификации. Процесс восстановления поврежденной ДНК представляет собой механизм генетической рекомбинации. Гомологическая рекомбинация состоит из ряда взаимосвязанных путей, которые помогают восстанавливать двухцепочечные разрывы ДНК и межцепочечные сшивки. Негомологическая рекомбинация - это путь, который также связан с репарацией двухцепочечной ДНК, особенно у высших эукариот.
Что такое гомологичная рекомбинация?
Гомологическая рекомбинация - это тип генетической рекомбинации, происходящий во время мейоза. Парные хромосомы от мужских и женских родителей выравниваются во время гомологичной рекомбинации, так что сходные последовательности ДНК из парных хромосом пересекаются друг с другом. Это известно как вторжение нитей. Такие кроссоверы приводят к перетасовке генетического материала, вызывая генетическую изменчивость среди потомства. Гомологическая рекомбинация в основном используется для восстановления вредных разрывов, происходящих в ДНК, посредством процесса, называемого репарацией гомологичной рекомбинации. Такая репарация ДНК, как правило, приводит к некроссоверным продуктам, восстанавливая поврежденную молекулу ДНК в том виде, в каком она была до двухцепочечного разрыва.
Рисунок 01: Гомологическая рекомбинация
Гомологическая рекомбинация используется при горизонтальном переносе генов для обмена генетическим материалом между различными штаммами бактерий и вирусов. Гомологическая рекомбинация сохраняется среди всех доменов, а также у ДНК- и РНК-вирусов. Таким образом, гомологичная рекомбинация является почти универсальным биологическим механизмом. Это тесно связано с повышенной восприимчивостью к раку, генным таргетингом и генной терапией. Он необходим для деления клеток у эукариот. Гомологическая рекомбинация восстанавливает повреждения ДНК, вызванные ионизирующим излучением или повреждающими химическими веществами. В дополнение к восстановлению ДНК, он также помогает создавать генетическое разнообразие посредством мейотического деления клеток, чтобы они стали специализированными клетками гамет.
Что такое негомологическая рекомбинация?
Ногомологичная рекомбинация – это путь восстановления двухцепочечных разрывов ДНК. Его называют негомологичным, поскольку разрывные концы непосредственно лигируют без необходимости использования гомологичной матрицы. Этот путь обычно управляется короткими последовательностями ДНК, называемыми микрогомологиями. Они существуют в виде одноцепочечных выступов на концах двухцепочечных разрывов ДНК.
Рисунок 02: Негомологическая рекомбинация
Негомологическая рекомбинация точно восстанавливает разрыв, когда эти выступы полностью совместимы. Неправильная негомологическая рекомбинация приводит к транслокации и слиянию теломер в опухолевых клетках. Путь негомологичной рекомбинации существует почти во всех биологических системах и является преобладающим путем репарации двухцепочечных разрывов у млекопитающих. Во время инактивации этого пути двухцепочечные разрывы восстанавливаются более подверженным ошибкам путем. Репарация по этому пути приводит к удалению последовательностей ДНК между микрогомологиями. У архей и бактерий отсутствует негомологичный путь. Напротив, эукариоты используют ряд белков во время негомологичного пути рекомбинации. Это происходит на таких этапах, как связывание и связывание концов, обработка концов и лигирование.
Каковы сходства между гомологичной рекомбинацией и негомологичной рекомбинацией?
- Гомологическая и негомологическая рекомбинация являются генетическими рекомбинантными путями.
- Оба восстанавливают двухцепочечные разрывы в ДНК.
- Рекомбинация происходит между цепями ДНК во время обоих процессов.
- Причем в основном они имеют место у эукариот.
- Они играют важную роль в нацеливании генов и генной терапии.
В чем разница между гомологичной рекомбинацией и негомологичной рекомбинацией?
Гомологическая рекомбинация происходит за счет инвазии нити с образованием рекомбинантных хромосом, тогда как негомологическая рекомбинация происходит за счет процессинга концов для закрытия двухцепочечных разрывов. Таким образом, в этом ключевое отличие гомологичной рекомбинации от негомологичной рекомбинации. Кроме того, гомологичная рекомбинация происходит между длинными цепями ДНК, в то время как негомологическая рекомбинация управляется короткими последовательностями ДНК. Кроме того, гомологичная рекомбинация имеет место у эукариот, бактерий и вирусов, тогда как негомологическая рекомбинация имеет место в основном у эукариот.
Приведенная ниже инфографика представляет различия между гомологичной рекомбинацией и негомологичной рекомбинацией в табличной форме для параллельного сравнения.
Резюме – Гомологическая и негомологическая рекомбинация
Гомологическая рекомбинация - это тип генетической рекомбинации, которая происходит во время мейоза с необходимостью использования матрицы. Между тем, негомологическая рекомбинация представляет собой путь, который восстанавливает двухцепочечные разрывы ДНК. Его называют негомологичным, поскольку разрывные концы непосредственно лигируют без необходимости использования гомологичной матрицы. Более того, гомологичная рекомбинация происходит за счет инвазии нитей с образованием рекомбинантных хромосом. Принимая во внимание, что негомологическая рекомбинация происходит посредством обработки концов для закрытия двухцепочечных разрывов. Кроме того, гомологичная рекомбинация происходит между длинными цепями ДНК и у эукариот, бактерий и вирусов. Но негомологичная рекомбинация управляется короткими последовательностями ДНК и происходит в основном у эукариот. Итак, это резюмирует разницу между гомологичной рекомбинацией и негомологичной рекомбинацией.
