Gen rekombinasyonu, farklı organizmalar arasında genetik materyalin değiş tokuşudur. Her iki ebeveynde bulunanlardan farklı özellik kombinasyonları ile yavruların üretilmesiyle sonuçlanır. Bu genetik değişimlerin çoğu doğal olarak gerçekleşir.
Nasıl olur
Gen rekombinasyonu, mayoz bölünme, döllenme ve çaprazlama sırasında gamet oluşumu sırasında genlerin ayrılması sonucu başlar. Çaprazlama, DNA molekülleri üzerindeki alellerin bir homolog kromozom segmentinden diğerine pozisyon değiştirmesine izin verir. Rekombinasyon, bir türün veya popülasyonun genetik çeşitliliğinden sorumludur.
Kromozom yapısı
Kromozomlar, hücre çekirdeğinin içinde bulunur. Histon adı verilen proteinlerin etrafına sıkıca sarılmış DNA'dan yapılmış bir genetik materyal kütlesi olan kromatinden oluşurlar. Kromozom genellikle tek ipliklidir ve uzun ve kısa bölgeleri birbirine bağlayan bir sentromer bölgesinden oluşur.
Kromozomların kopyalanması
Bir hücre yaşam döngüsüne girdiğinde, kromozomlarıbölünmeye hazırlık olarak DNA replikasyonu yoluyla kopyalanır. Her bir kopyalanmış kromozom, kardeş kroma titler adı verilen iki özdeş olandan oluşur. Sentromer bölgesi ile ilişkilidirler. Hücreler bölündüğünde, eşleştirilmiş kümeler oluşur. Her ebeveynden bir kromozomdan (homolog) oluşurlar.
Kromozom değişimi
Geçiş sırasındaki gen rekombinasyonu ilk olarak Thomas Hunt Morgan tarafından tanımlanmıştır. Ökaryotlarda kromozom geçişi ile kolaylaştırılır. Çaprazlama işlemi, yavruların farklı gen kombinasyonlarına sahip olmasıyla sonuçlanır ve yeni kimerik aleller üretebilir. Bu, eşeyli olarak üreyen organizmaların, aseksüel bir popülasyonun genomlarının geri döndürülemez bir şekilde genetik silmeleri biriktirdiği Moeller mandalından kaçınmasını sağlar.
Profaz I sırasında, dört kromatit birbirine sıkıca bağlıdır. Bu oluşumda, iki molekül üzerindeki homolog bölgeler birbirleriyle yakın bir şekilde eşleşebilir ve genetik bilgi alışverişinde bulunabilir. Gen rekombinasyonu, kromozom boyunca herhangi bir yerde meydana gelebilir. İki nokta arasındaki frekansı, onları ayıran mesafeye bağlıdır.
Anlam
Geçişlerin bir sonucu olarak genlerin hareketini izlemenin genetikçiler için çok faydalı olduğu kanıtlanmıştır. Bu, iki genin bir kromozom üzerinde ne kadar uzakta olduğunu belirlemeyi mümkün kılar. Bilim, belirli genlerin varlığını ortaya çıkarmak için bu yöntemi de kullanabilir. Bağlı bir çiftteki bir molekül, diğerinin varlığını tespit etmek için bir işaret görevi görür. Patojenlerin varlığını tespit etmek için kullanılır.genler.
Gözlenen iki lokus arasındaki rekombinasyon sıklığı kesişim değeridir. Gözlenen genetik odakların karşılıklı mesafesine bağlıdır. Herhangi bir sabit çevresel koşul kümesi için, bağ yapısının (kromozom) belirli bir bölgesindeki rekombinasyon sabit olma eğilimindedir. Aynısı, genetik haritalar oluşturulurken kullanılan kesişim değeri için de geçerlidir.
Mayoz
Kromozomal çaprazlama, her bir ebeveynden miras alınan eşleştirilmiş kromozomların değişimini içerir. Gen rekombinasyonunun temeli olan mayoz, bu süreçte önemli bir rol oynar. Bu sürecin moleküler modelleri, kanıtlar biriktikçe yıllar içinde gelişmiştir. Yeni model, mayozun başlangıcında (faz I) bulunan dört kromatitten ikisinin birbiriyle eşleştiğini ve etkileşime girebildiğini gösteriyor. İçinde kromozomların ve genlerin rekombinasyonu gerçekleşir. Ancak, mayoz bölünmenin yalnızca kesişmeye odaklanan uyarlanabilir işlevinin açıklamaları çoğu değişim olayı için yetersizdir.
Mitoz ve homolog olmayan kromozomlar
Ökaryotik hücrelerde mitoz sırasında da çaprazlama meydana gelebilir. Bu, aynı genetik materyale sahip iki hücre ile sonuçlanır. Mitozda homolog kromozomlar arasında meydana gelen herhangi bir çaprazlama, yeni bir gen kombinasyonu oluşturmaz.
Homolog olmayan kromozomlarda meydana gelen çaprazlama,yer değiştirme. Bir kromozom parçasının homolog olmayan bir molekülden ayrıldığı ve yeni bir konuma geçtiği zaman meydana gelir. Bu tür bir mutasyon, genellikle kanserli hücrelerin gelişmesine yol açtığı için tehlikeli olabilir.
Gen Dönüşümü
Genler dönüştürüldüğünde, genetik materyalin bir kısmı donörü değiştirmeden bir kromozomdan diğerine kopyalanır. Gen dönüşümü, gerçek konumda yüksek bir frekansta gerçekleşir. Bu, bir DNA dizisinin bir sarmaldan diğerine kopyalandığı süreçtir. Genlerin ve kromozomların rekombinasyonu, bireysel mayozların dört ürününü gözlemlemenin uygun olduğu mantar çaprazlarında incelenmiştir. Gen dönüştürme olayları, bireysel hücre bölünmesindeki normal 2:2 ayrışmadan sapmalar olarak ayırt edilebilir.
Gen mühendisliği
Gen rekombinasyonu yapay ve kasıtlı olabilir. Genellikle farklı organizmalardan farklı DNA parçaları üzerinde kullanılır. Böylece rekombinant DNA elde edilir. Yapay rekombinasyon, bir organizmanın genlerini eklemek, çıkarmak veya değiştirmek için kullanılabilir. Bu yöntem, genetik ve protein mühendisliği alanındaki biyomedikal araştırmalar için önemlidir.
Rekombinant kurtarma
Mitoz ve mayoz sırasında, çeşitli eksojen faktörler tarafından hasar gören DNA, homolog onarım adımı (HRS) ile kurtarılabilir. İnsanlarda ve kemirgenlerde, mayoz bölünme sırasında FGF için gerekli olan gen ürünlerindeki eksiklik kısırlığa neden olur.
Bakteritransformasyon, genellikle aynı türün bireysel hücreleri arasında meydana gelen gen transferi sürecidir. Verici DNA'nın gen rekombinasyonu yoluyla alıcının kromozomuna entegrasyonunu içerir. Bu süreç, hasarlı hücreleri onarmak için bir adaptasyondur. Dönüşüm, konak enfeksiyonuyla ilişkili inflamatuar, oksidatif ortamda meydana gelen DNA hasarının onarılmasına izin vererek patojenik bakterilere fayda sağlayabilir.
Her biri ölümcül genomik hasar içeren iki veya daha fazla virüs aynı konak hücreyi enfekte ettiğinde, genomlar birbirleriyle çiftleşebilir ve canlı yavrular üretmek için FGP'den geçebilir. Bu işleme çokluk yeniden aktivasyonu denir. Birkaç patojenik virüs üzerinde çalışılmıştır.
Prokaryotik hücrelerde rekombinasyon
Çekirdeksiz tek hücreli bakteriler gibi prokaryotik hücreler de genetik rekombinasyona uğrar. Bu durumda, bir bakterinin genleri, çaprazlama yoluyla diğerinin genomuna dahil edilir. Bakteriyel rekombinasyon, konjugasyon, transformasyon veya transdüksiyon süreçleriyle gerçekleştirilir.
Konjugasyonda, bir bakteri diğerine protein tübüler yapısıyla bağlanır. Dönüşüm sürecinde prokaryotlar DNA'yı çevreden alır. Çoğunlukla ölü hücrelerden gelirler.
Transdüksiyonda, DNA, bakteriyofaj olarak bilinen bakterileri enfekte eden bir virüs aracılığıyla değiştirilir. Yabancı hücre konjugasyon, transformasyon veya transdüksiyon yoluyla içselleştirildiğinde,bakteri, segmentlerini kendi DNA'sına yerleştirebilir. Bu aktarım çaprazlama ile gerçekleştirilir ve rekombinant bir bakteri hücresinin oluşmasına yol açar.
