Nøgleforskellen mellem homolog rekombination og ikke-homolog rekombination er, at homolog rekombination finder sted gennem strenginvasion for at producere rekombinante kromosomer, mens ikke-homolog rekombination finder sted gennem slutbehandling for at forsegle dobbeltstrengede brud.
Rekombination er en vigtig proces for genomisk evolution og diversificering. Processen, hvorved beskadiget DNA repareres, er mekanismen for genetisk rekombination. Homolog rekombination består af en række indbyrdes forbundne veje, som hjælper med at reparere dobbeltstrengede DNA-brud og tværstrengede tværbindinger. Ikke-homolog rekombination er en vej, der også er forbundet med DNA-dobbeltstrengsreparation, især i højere eukaryoter.
Hvad er homolog rekombination?
Homolog rekombination er en type genetisk rekombination, der finder sted under meiose. De parrede kromosomer fra mandlige og kvindelige forældre aligner under homolog rekombination, således at lignende DNA-sekvenser fra parrede kromosomer krydser hinanden. Dette er kendt som strandinvasion. Sådanne krydsninger resulterer i blanding af genetisk materiale, hvilket forårsager genetisk variation blandt afkom. Homolog rekombination bruges hovedsageligt til at reparere skadelige brud, der forekommer i DNA gennem en proces kaldet homolog rekombinationsreparation. Sådan DNA-reparation har en tendens til at resultere i ikke-krydsningsprodukter, der genopretter det beskadigede DNA-molekyle, som det var før dobbeltstrengsbruddet.
Figur 01: Homolog rekombination
Homolog rekombination bruges under horisontal genoverførsel til at udveksle genetisk materiale mellem forskellige stammer af bakterier og vira. Homolog rekombination er konserveret blandt alle domæner såvel som i DNA- og RNA-vira. Homolog rekombination er således næsten en universel biologisk mekanisme. Dette er stærkt forbundet med øget modtagelighed for cancer, genmålretning og genterapi. Det er essentielt i celledeling i eukaryoter. Homolog rekombination reparerer DNA-skader forårsaget af ioniserende stråling eller skadelige kemikalier. Ud over DNA-reparation hjælper det også med at producere genetisk diversitet gennem meiotisk celledeling til at blive specialiserede gametceller.
Hvad er ikke-homolog rekombination?
Ikke-homolog rekombination er en vej, der reparerer DNA-dobbeltstrengsbrud. Det omtales som ikke-homologt, da brudenderne ligerer direkte uden behov for en homolog skabelon. Denne vej er norm alt styret af korte DNA-sekvenser kaldet mikrohomologier. Disse findes i enkeltstrengede udhæng på enderne af DNA-dobbeltstrengsbrud.
Figur 02: Ikke-homolog rekombination
Ikke-homolog rekombination reparerer bruddet nøjagtigt, når disse udhæng er perfekt kompatible. Uhensigtsmæssig ikke-homolog rekombination fører til translokation og telomerfusion i tumorceller. Ikke-homolog rekombinationsvej findes i næsten alle biologiske systemer og er den dominerende dobbeltstrengede brudreparationsvej hos pattedyr. Under inaktiveringen af denne vej repareres dobbeltstrengsbrudene af en mere fejltilbøjelig vej. Reparationer gennem denne vej fører til deletion af DNA-sekvenser mellem mikrohomologier. Arkæer og bakterier mangler en ikke-homolog vej. I modsætning hertil bruger eukaryoter en række proteiner under ikke-homolog rekombinationsvej. Dette foregår i trin som f.eks. endebinding og binding, endebehandling og ligering.
Hvad er lighederne mellem homolog rekombination og ikke-homolog rekombination?
- Homolog og ikke-homolog rekombination er genetiske rekombinante veje.
- Begge reparerer dobbeltstrengede brud i DNA.
- Rekombination finder sted mellem DNA-strenge under begge processer.
- Desuden foregår de hovedsageligt i eukaryoter.
- De er vigtige i genmålretning og genterapi.
Hvad er forskellen mellem homolog rekombination og ikke-homolog rekombination?
Homolog rekombination finder sted gennem strenginvasion for at producere rekombinante kromosomer, mens ikke-homolog rekombination finder sted gennem slutbehandling for at forsegle dobbeltstrengede brud. Dette er således den vigtigste forskel mellem homolog rekombination og ikke-homolog rekombination. Homolog rekombination finder også sted mellem lange DNA-strenge, mens ikke-homolog rekombination styres af korte DNA-sekvenser. Desuden finder homolog rekombination sted i eukaryoter, bakterier og vira, mens ikke-homolog rekombination hovedsageligt finder sted i eukaryoter.
Nedenstående infografik præsenterer forskellene mellem homolog rekombination og ikke-homolog rekombination i tabelform til side om side sammenligning.
Opsummering – homolog vs ikke-homolog rekombination
Homolog rekombination er en type genetisk rekombination, der finder sted under meiose med behov for en skabelon. I mellemtiden er ikke-homolog rekombination en vej, der reparerer DNA-dobbeltstrengsbrud. Det omtales som ikke-homologt, da brudenderne ligerer direkte uden behov for en homolog skabelon. Desuden finder homolog rekombination sted gennem strenginvasion for at producere rekombinante kromosomer. Hvorimod den ikke-homologe rekombination finder sted gennem slutbehandling for at forsegle dobbeltstrengede brud. Desuden finder homolog rekombination sted mellem lange DNA-strenge og i eukaryoter, bakterier og vira. Men ikke-homolog rekombination styres af korte DNA-sekvenser og sker hovedsageligt i eukaryoter. Så dette opsummerer forskellen mellem homolog rekombination og ikke-homolog rekombination.
