Kluczowa różnica między rekombinacją homologiczną a rekombinacją niehomologiczną polega na tym, że rekombinacja homologiczna zachodzi poprzez inwazję nici w celu wytworzenia zrekombinowanych chromosomów, podczas gdy rekombinacja niehomologiczna zachodzi poprzez przetwarzanie końców w celu uszczelnienia pęknięć dwuniciowych.
Rekombinacja to ważny proces ewolucji i dywersyfikacji genomu. Procesem naprawy uszkodzonego DNA jest mechanizm rekombinacji genetycznej. Rekombinacja homologiczna składa się z szeregu powiązanych ze sobą szlaków, które pomagają w naprawie pęknięć dwuniciowego DNA i wiązań krzyżowych między nićmi. Rekombinacja niehomologiczna jest szlakiem, który jest również związany z naprawą dwuniciowego DNA, szczególnie u wyższych eukariontów.
Co to jest rekombinacja homologiczna?
Rekombinacja homologiczna to rodzaj rekombinacji genetycznej, która ma miejsce podczas mejozy. Sparowane chromosomy od męskich i żeńskich rodziców dopasowują się podczas rekombinacji homologicznej, tak że podobne sekwencje DNA ze sparowanych chromosomów krzyżują się ze sobą. Nazywa się to inwazją nici. Takie krzyżówki powodują przetasowanie materiału genetycznego, powodując zmienność genetyczną wśród potomstwa. Rekombinacja homologiczna jest stosowana głównie do naprawy szkodliwych pęknięć występujących w DNA w procesie zwanym naprawą przez rekombinację homologiczną. Taka naprawa DNA ma tendencję do powstawania produktów nieskrzyżowanych, przywracając uszkodzoną cząsteczkę DNA tak, jak była przed pęknięciem podwójnej nici.
Rysunek 01: Rekombinacja homologiczna
Rekombinacja homologiczna jest stosowana podczas horyzontalnego transferu genów w celu wymiany materiału genetycznego między różnymi szczepami bakterii i wirusów. Rekombinacja homologiczna jest zachowana we wszystkich domenach, a także w wirusach DNA i RNA. Tak więc rekombinacja homologiczna jest niemal uniwersalnym mechanizmem biologicznym. Jest to silnie związane ze zwiększoną podatnością na raka, celowaniem genowym i terapią genową. Jest niezbędny w procesie podziału komórek u eukariontów. Rekombinacja homologiczna naprawia uszkodzenia DNA spowodowane promieniowaniem jonizującym lub szkodliwymi chemikaliami. Oprócz naprawy DNA pomaga również wytwarzać różnorodność genetyczną poprzez podział komórek mejotycznych, aby stać się wyspecjalizowanymi komórkami gamet.
Co to jest rekombinacja niehomologiczna?
Rekombinacja niehomologiczna to ścieżka, która naprawia pęknięcia dwuniciowego DNA. Jest określany jako niehomologiczny, ponieważ końce zerwania są bezpośrednio ligowane bez potrzeby stosowania matrycy homologicznej. Szlak ten jest zwykle prowadzony przez krótkie sekwencje DNA zwane mikrohomologiami. Występują one w jednoniciowych nawisach na końcach pęknięć dwuniciowego DNA.
Rysunek 02: Rekombinacja niehomologiczna
Rekombinacja niehomologiczna naprawia dokładnie pęknięcie, gdy te nawisy są idealnie kompatybilne. Niewłaściwa rekombinacja niehomologiczna prowadzi do translokacji i fuzji telomerów w komórkach nowotworowych. Niehomologiczny szlak rekombinacji występuje w prawie wszystkich układach biologicznych i jest dominującym szlakiem naprawy dwuniciowych pęknięć u ssaków. Podczas inaktywacji tego szlaku dwuniciowe pęknięcia są naprawiane przez szlak bardziej podatny na błędy. Naprawy na tym szlaku prowadzą do usunięcia sekwencji DNA między mikrohomologiami. Archeony i bakterie nie mają szlaku niehomologicznego. W przeciwieństwie do tego, eukarionty wykorzystują szereg białek podczas niehomologicznego szlaku rekombinacji. Odbywa się to w takich krokach, jak wiązanie i tethering końców, przetwarzanie końców i ligacja.
Jakie są podobieństwa między rekombinacją homologiczną a rekombinacją niehomologiczną?
- Rekombinacja homologiczna i niehomologiczna to ścieżki rekombinacji genetycznej.
- Oba naprawiają dwuniciowe pęknięcia w DNA.
- Rekombinacja zachodzi między nićmi DNA podczas obu procesów.
- Ponadto, mają one miejsce głównie u eukariontów.
- Są one ważne w celowaniu genowym i terapii genowej.
Jaka jest różnica między rekombinacją homologiczną a niehomologiczną?
Rekombinacja homologiczna odbywa się poprzez inwazję nici w celu wytworzenia zrekombinowanych chromosomów, podczas gdy rekombinacja niehomologiczna zachodzi poprzez przetwarzanie końców w celu uszczelnienia pęknięć dwuniciowych. Jest to zatem kluczowa różnica między rekombinacją homologiczną a rekombinacją niehomologiczną. Również rekombinacja homologiczna zachodzi między długimi nićmi DNA, podczas gdy rekombinacja niehomologiczna jest kierowana przez krótkie sekwencje DNA. Co więcej, rekombinacja homologiczna ma miejsce u eukariontów, bakterii i wirusów, podczas gdy rekombinacja niehomologiczna ma miejsce głównie u eukariontów.
Poniższa infografika przedstawia różnice między rekombinacją homologiczną i niehomologiczną w formie tabelarycznej do bezpośredniego porównania.
Podsumowanie – Rekombinacja homologiczna a niehomologiczna
Rekombinacja homologiczna to rodzaj rekombinacji genetycznej, która ma miejsce podczas mejozy z potrzebą szablonu. Tymczasem rekombinacja niehomologiczna jest ścieżką, która naprawia pęknięcia dwuniciowego DNA. Jest określany jako niehomologiczny, ponieważ końce zerwania są bezpośrednio ligowane bez potrzeby stosowania matrycy homologicznej. Ponadto rekombinacja homologiczna zachodzi poprzez inwazję nici w celu wytworzenia zrekombinowanych chromosomów. Natomiast niehomologiczna rekombinacja odbywa się poprzez obróbkę końcową w celu uszczelnienia pęknięć dwuniciowych. Poza tym rekombinacja homologiczna zachodzi między długimi nićmi DNA oraz u eukariontów, bakterii i wirusów. Jednak rekombinacja niehomologiczna jest kierowana przez krótkie sekwencje DNA i zachodzi głównie u eukariontów. To podsumowuje różnicę między rekombinacją homologiczną a niehomologiczną.
