ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Βιολογία ΙI Ανασυνδυασμός (Μηχανισμός γενετ. ανασυνδυασμού) Διδάσκοντες: Σ. Γεωργάτος, Θ. Τζαβάρας, Π. Κούκλης, Χ. Αγγελίδης Υπεύθυνος μαθήματος: Σ. Γεωργάτος

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

Μοντέλο Holliday( 1964) Αναφέρεται στον τύπο ανασυνδυασμού που λέγεται γενικός ή ομόλογος. Η πιο σημαντική μορφή ανασυνδυασμού στη φύση. Υπεύθυνος για: τον μειωτικό επιχιασμό και την ενσωμάτωση μεταφερόμενου DNA στα γονιδιώματα των βακτηρίων.

Μοντέλο Holliday Ανασυνδυασμός μεταξύ 2 ομόλογων δίκλωνων μορίων με όμοια ή παρόμοια αλληλουχία. Μπορεί όμως και να εφαρμοστεί σε 2 διαφορετικά μόρια με περιορισμένη ομολογία ή σε ένα μόριο που αυτο- ανασυνδυάζεται γιατί περιέχει 2 διαφορετικές ομόλογες μεταξύ τους περιοχές.

Μοντέλο Holliday –Κεντρικό χαρακτηριστικό: δημιουργία ετεροδιμερών (heteroduplex) που είναι αποτέλεσμα ανταλλαγής πολυνουκλεοτιδικών τμημάτων μεταξύ 2 ομόλογων μορίων. –Το hd αρχικά σταθεροποιείται με ζευγάρωμα βάσεων μεταξύ των αλυσίδων.

Διαδικασία ανασυνδυασμού -Δίκλωνη ρήξη(double strand break-DSB) σε ένα από τα 2 μόρια DNA από κάποια ενδονουκλεάση. -στο σημείο της ρήξης επιδρούν 1 ή περισσότερες εξωνουκλεάσες-> απώλεια δίκλωνου τμήματος και δημιουργία 2 μονόκλωνων 3’ άκρων. -Διείσδυση μονού κλώνου(single strand invasion). -εκτοπίζεται ο κλώνος του δότη, δημιουργία βρόχου D, σχηματίζεται περιοχή ετεροδίκλωνου DNA. Το σύστημα επιδιόρθωσης αρχίζει να συνθέτει DNA με εναρκτήριο άκρο το 3’-0Η του κλώνου που πραγματοποίησε τη διείσδυση. -καλύπτεται όλο το τμήμα που απομάκρυναν οι εξωνουκλεάσες. -ο βρόχος μπορεί να ζευγαρώσει με 2 ο μονόκλωνο 3’-0Η άκρο. Το σύστημα επιδιόρθωσης αρχίζει να συνθέτει DNA.

Σημείο διασκελισμού(Crossover point) ή σημείο ανασυνδυασμού (recombinat joint): το σημείο όπου ένας μονός κλώνος DNA πραγματοποιεί διασκελισμό από το ένα δίκλωνο μόριο στο άλλο. Υβριδικό ή ετεροδίκλωνο DNA(hybrid/heteroduplex DNA): δίκλωνο μόριο ή τμήμα που αποτελείται από έναν κλώνο που προέρχεται από ένα γονεϊκό μόριο DNA και έναν κλώνο από το άλλο γονεϊκό μόριο DNA. Μετανάστευση διακλάδωσης(branch migration): η ικανότητα του σημείου ανασυνδυασμού να μετακινείται.

Μοντέλο Holliday

Εναλλακτικά μοντέλα Πως κόβονται οι αλυσίδες DNA για να γίνει η ανταλλαγή αλυσίδων. Αν γίνεται ή όχι σύνθεση DNA κατά τη διαδικασία του ανασυνδυασμού.

Ο γνωστός μηχανισμός επιδιόρθωσης που ενώνει τα κομμένα άκρα των μη ομόλογων χρωμοσωμάτων επαναφέρει το δίκλωνο DNA αλλά αφαιρεί νουκλεοτίδια. Αλλά ο μηχανισμός που ισχύει εδώ επιδιορθώνει το δίκλωνο σπάσιμο και δίνει μόριο του ίδιου μεγέθους με το αρχικό.

Αν δεν γίνει επιδιόρθωση της θραύσης Κυτταρικός θάνατος

Το σημείο θραύσης επεκτείνεται με τη βοήθεια 5’->3’ εξωνουκλεασών και καταλήγει σε μονόκλωνα 3’ άκρα

Το 3’ άκρο της μιας a αλυσίδας εισχωρεί στην ομόλογη α χρωματίδα και επιμηκύνεται στο 3’ από DNA πολυμεράση χρησιμοποιώντας την D συμπληρωματική αλυσίδα της α χρωματίδας σαν πρότυπο.

3 ενζυματικά μονοπάτια που εμπλέκονται στον ομόλογο ανασυνδυασμό στην E. coli Aρχή ανασυνδυασμού (ένζυμικό σύμπλoκο RecBCD : δράση ελικάσης και εξωνουκλεάσης, πρωτείνες κωδικοποιούμενες από τα γονίδια recB, C, D. -Αναγνωρίζει ειδικά δίκλωνα σπασίματα ( φυσικά κατά τη σύζευξη των βακτηρίων, έκθεση σε ακτίνες χ, χημικά κ.λ.π. Αλληλουχία chi υπάρχει φυσιολογικά στο DNA E. coli 1 φορά/5010kb

RecA: E.coli, Rad51: S. cerevisiae, Dmc1: ανώτερων ευκαρυωτών. Πρωτεΐνη μεταφοράς κλώνου DNA Εισαγωγή στην άλλη αλυσίδα DNA, ομόλογο ζευγάρωμα και δημιουργία δομής Holliday (RecA).

Μετακίνηση της σύζευξης και λύση της δομής Holliday (πρωτεΐνες Ruv) Το σύμπλοκο Ruv δρα πάνω στους κόμβους ανασυνδυασμού. RuvA: αναγνωρίζει τη δομή του κόμβου. RuvB: ελικάση που καταλύει τη μετανάστευση διακλάδωσης. RuvC: αποσυγκροτεί τους κόμβους.

Ευκαρυωτικά RecA, RecBCD, RuvA, B, C αρχικά αναγνωρίστηκαν στην E.coli. Όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα παράγουν πρωτεΐνες με παρόμοια δομή και λειτουργία. RAD51(πρωτεΐνες ζύμης και ανθρώπου) ομολογία ακολουθίας, κατάλυση του ζευγαρώματος ομόλογων τμημάτων DNA, εισαγωγή αλυσίδας όπως η RecA. Η πρωτείνη Topo II-like που κωδικοποιείται από το γονίδιο της ζύμης Spo11 παράγει σπασίματα και στις 2 αλυσίδες κατά το μειωτικό ανασυνδυασμό.

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σημειώματα

Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ.

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκοντες: Σ. Γεωργάτος, Θ. Τζαβάρας, Π. Κούκλης, Χ. Αγγελίδης, Υπεύθυνος μαθήματος: Σ. Γεωργάτος. «Βιολογία ΙI. Ανασυνδυασμός, Μηχανισμός γενετ. ανασυνδυασμού». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1]