Unterabschnitte
Rekombination
Die genetische Rekombination ist vor allem bei Prozessen wie der
Meiose von grosser Bedeutung.
Damit sich zwei DNA-Stränge zu einer Heteroduplexstruktur, bei der
sich zwei Einzelstränge verbinden, zusammenfinden, muss zunächst die
Doppelhexig an einem Strang aufgebrochen werden. Zumeist reicht ein
einzelner Strangbruch in einem Doppelstrang, der dann einen anderen
Doppelstrang ,,angreift``.
Bei E. coli werden die Einzelstrangbrüche von einem speziellen Protein
eingeleitet. Dieses RecA-Protein hat mehrere DNA-Bindungsstellen und
erkennt homologe Sequenzen, die es dann zur Rekombination
veranlasst. Nach dem Verschmelzen zweier Abschnitte, steuert das
Protein auch die branck mirgration oder Schenkelwanderung, bei der der
Einzelstrang den mit dem anderen Strang gepaarten Strang verdrängt.
Nach einer solchen Rekombination können die beiden Helices, die nun
sehr eng bei einander liegen, sich durch einen Strang-Kreuztausch
verbinden. Dabei verbindet sich ein kurzes DNA-Stück mit den jeweils
homologen Stück eines anderen Strangs. Wenn sich diese Stränge dann
einfach wieder lösen, haben sie nur ein kurzes DNA-Stück
ausgestauscht. wenn sie allerdings vorher ihrer Stränge isomerisieren,
so kommt es zu einem Austausch - zu einem Crossing-over.
Dabei kann es zur sogenannten Genkonversion kommen, bei der z.B. drei
von vier Tochterzellen die Gene des Vaters enthalten. Dies kommt
dadurch zu Stande, indem die Ausbildung einer Hetereoduplexstruktur zu
Fehlern führt, die dann durch Reparaturmechanismen zu Gunsten des
einen Partners korrigiert werden.
Rekombinationen zwischen unvollständig gepaarten Genen werden von
einem Korrektursystem beseitigt.
Bei einer sequenzspezifischen Rekombination wird keine homologe DNA
benötigt. Dies ermöglicht es Viren und Plasmiden, sich in das Genom zu
integrieren.
Bei dem lambda-Phagen ist für diese Reaktion beispielsweise die
Lambda-Integrase verantwortlich. Sie bildet zwischen einer kurzen
homologen Sequenz zwischen dem Ringchromosom des Virus und dem
Bakterierenchromosom einen Komplex, in dem ähnlich der
DNA-Topoisomerase ein Schneiden und Zusammenfügen der beiden Stränge
stattfindet. So wird der Virus in das Genom integriert.
Bei dieser Art der Rekombination wird das Virenchromosom nach einigen
Replikationszyklen durch den gleichen Mechanismus auch wieder
herausgeschnitten.
Beider Transpositions-Rekombination ist dies nicht der Fall. Viele
Viren und Transposons codieren für eine spezifische Integrase, die
dann an eine bestimmte Zielsequenz bindet und dort die DNA aufbricht
um dann die eigene DNA zu integrieren. Dabei werden die
Diestersebrücken aufgebrochen und die entstandenen Einzelstrangbrüche
durch die Polymerase aufgefüllt.
Solch Rekombinationen sind durch kurze, sich wiederholende Sequenzen
an den beiden Enden der Integrationsstelle gekennzeichnet.
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