Kľúčový rozdiel medzi homológnou rekombináciou a nehomológnou rekombináciou je v tom, že homológna rekombinácia sa uskutočňuje prostredníctvom invázie vlákna za vzniku rekombinantných chromozómov, zatiaľ čo nehomologická rekombinácia sa uskutočňuje prostredníctvom konečného spracovania na uzavretie dvojvláknových zlomov.
Rekombinácia je dôležitý proces pre genómovú evolúciu a diverzifikáciu. Proces, ktorým sa opravuje poškodená DNA, je mechanizmus genetickej rekombinácie. Homológna rekombinácia pozostáva zo série vzájomne súvisiacich dráh, ktoré pomáhajú opraviť zlomy dvojvláknovej DNA a medzivláknové krížové väzby. Nehomologická rekombinácia je dráha, ktorá je tiež spojená s opravou dvojvláknovej DNA, najmä vo vyšších eukaryotoch.
Čo je homológna rekombinácia?
Homológna rekombinácia je typ genetickej rekombinácie, ktorá prebieha počas meiózy. Párové chromozómy mužských a ženských rodičov sa počas homológnej rekombinácie zarovnajú tak, že sa podobné sekvencie DNA z párových chromozómov navzájom krížia. Toto je známe ako invázia prameňov. Takéto kríženia vedú k miešaniu genetického materiálu, čo spôsobuje genetické variácie medzi potomkami. Homológna rekombinácia sa používa hlavne na opravu škodlivých zlomov vyskytujúcich sa v DNA prostredníctvom procesu nazývaného oprava homológnej rekombinácie. Takáto oprava DNA má tendenciu viesť k neskríženým produktom, ktoré obnovujú poškodenú molekulu DNA tak, ako bola pred prerušením dvojvlákna.
Obrázok 01: Homologická rekombinácia
Homológna rekombinácia sa používa počas horizontálneho prenosu génov na výmenu genetického materiálu medzi rôznymi kmeňmi baktérií a vírusov. Homológna rekombinácia je zachovaná medzi všetkými doménami, ako aj v DNA a RNA vírusoch. Homológna rekombinácia je teda takmer univerzálnym biologickým mechanizmom. To je silne spojené so zvýšenou náchylnosťou na rakovinu, génovým zacielením a génovou terapiou. Je nevyhnutný pri delení buniek v eukaryotoch. Homológna rekombinácia opravuje poškodenia DNA spôsobené ionizujúcim žiarením alebo škodlivými chemikáliami. Okrem opravy DNA tiež pomáha vytvárať genetickú diverzitu prostredníctvom delenia meiotických buniek, aby sa stali špecializovanými bunkami gamét.
Čo je nehomologická rekombinácia?
Nehomologická rekombinácia je cesta, ktorá opravuje zlomy dvojvláknovej DNA. Označuje sa ako nehomologický, pretože konce zlomu sa priamo ligujú bez potreby homológneho templátu. Táto dráha je zvyčajne riadená krátkymi sekvenciami DNA nazývanými mikrohomológie. Existujú v jednovláknových previsoch na koncoch dvojvláknových zlomov DNA.
Obrázok 02: Nehomologická rekombinácia
Nehomologická rekombinácia opravuje zlom presne, keď sú tieto presahy dokonale kompatibilné. Nevhodná nehomologická rekombinácia vedie k translokácii a fúzii telomér v nádorových bunkách. Nehomologická rekombinantná dráha existuje takmer vo všetkých biologických systémoch a je prevládajúcou dvojvláknovou opravnou dráhou prerušenia u cicavcov. Počas inaktivácie tejto dráhy sú dvojvláknové zlomy opravené dráhou náchylnejšou na chyby. Opravy touto cestou vedú k delécii DNA sekvencií medzi mikrohomológiami. Archaea a baktérie nemajú nehomologickú dráhu. Na rozdiel od toho eukaryoty využívajú množstvo proteínov počas nehomologickej rekombinácie. Toto prebieha v krokoch, ako je ukončenie viazania a uväzovania, ukončenie spracovania a ligácia.
Aké sú podobnosti medzi homológnou rekombináciou a nehomologickou rekombináciou?
- Homológna a nehomologická rekombinácia sú genetické rekombinantné dráhy.
- Obaja opravujú dvojvláknové zlomy v DNA.
- Rekombinácia prebieha medzi vláknami DNA počas oboch procesov.
- Okrem toho sa odohrávajú hlavne v eukaryotoch.
- Sú dôležité pri génovom zacielení a génovej terapii.
Aký je rozdiel medzi homológnou rekombináciou a nehomologickou rekombináciou?
Homológna rekombinácia sa uskutočňuje prostredníctvom invázie vlákna za vzniku rekombinantných chromozómov, zatiaľ čo nehomologická rekombinácia sa uskutočňuje prostredníctvom konečného spracovania na uzavretie dvojvláknových zlomov. Toto je kľúčový rozdiel medzi homológnou rekombináciou a nehomológnou rekombináciou. Homológna rekombinácia sa tiež uskutočňuje medzi dlhými reťazcami DNA, zatiaľ čo nehomologická rekombinácia je riadená krátkymi sekvenciami DNA. Okrem toho, homológna rekombinácia prebieha v eukaryotoch, baktériách a vírusoch, zatiaľ čo nehomologická rekombinácia prebieha hlavne v eukaryotoch.
Nižšie uvedená infografika predstavuje rozdiely medzi homológnou rekombináciou a nehomologickou rekombináciou v tabuľkovej forme na porovnanie vedľa seba.
Súhrn – homológna vs nehomologická rekombinácia
Homológna rekombinácia je typ genetickej rekombinácie, ktorá prebieha počas meiózy s potrebou šablóny. Medzitým je nehomologická rekombinácia cestou, ktorá opravuje zlomy dvojvlákna DNA. Označuje sa ako nehomologický, pretože konce zlomu sa priamo ligujú bez potreby homológneho templátu. Okrem toho sa homológna rekombinácia uskutočňuje prostredníctvom invázie vlákna za vzniku rekombinantných chromozómov. Zatiaľ čo nehomologická rekombinácia sa uskutočňuje prostredníctvom konečného spracovania na utesnenie dvojvláknových zlomov. Okrem toho dochádza k homológnej rekombinácii medzi dlhými reťazcami DNA a v eukaryotoch, baktériách a vírusoch. Ale nehomologická rekombinácia je riadená krátkymi sekvenciami DNA a vyskytuje sa hlavne v eukaryotoch. Toto sumarizuje rozdiel medzi homologickou rekombináciou a nehomologickou rekombináciou.
