Jak podobne odcinki genów odnajdują się na niciach DNA
Paweł Szablewski | 2008-03-08
Każdy organizm eukariotyczny, w tym ludzie, posiadają po dwie bardzo podobne nici DNA. Jedną z nich posiadamy po ojcu, a drugą po matce. Zanim dojdzie do ich rozdzielenia, podczas produkcji komórek płciowych, dochodzi do rekombinacji homologicznej, czyli wymiany podobnych odcinków genów pomiędzy naprzeciwległymi nićmi DNA. Naukowców zawsze interesowało jak podobne, tzw. komplementarne odcinki DNA odnajdują się przed procesem rekombinacji homologicznej.
Rekombinacja występuje podczas przygotowania komórki do podziału w profazie (a dokładniej w jej podokresie pachytenie) mejozy I. W okresie tym następuje kondensacja chromatyny (luźnych nici DNA) do chromosomów. Rekombinacja homologiczna występuje w ostatnim etapie formowania chromosomów. Zaczynają one grubieć i się skręcać przyjmując swój ostateczny kształt.
Dokładne badania przeprowadzili naukowcy z Imperial College London z udziałem Alexei Kornyshev i National Institute of Health (USA).
Według najnowszych odkryć do procesu takiego nie są potrzebne żadne dodatkowe związki. Podobne odcinki genów potrafią odnajdywać się na odległość samoczynnie, rozpoznając homologiczne do nich pod względem chemicznym fragmenty.
Tym samym proces rekombinacji oznacza wymianę podobnych chemicznie odcinków lub całych genów. Są to te same geny lub ich allele (formy genu) leżące na przeciwległych niciach DNA. Niektóre z wcześniejszych prac przeprowadzonych przez członków obecnego zespołu w 2001r., wykazywały, że udział innych związków np. białek w odnajdywaniu się podobnych fragmentów DNA pojawia się tylko przy krótkich niciach rzędu 10 zasad.
Obecne prace miały zweryfikować wcześniejsze rezultaty. Skupiono się na założeniach odnajdywania się rekombinujących odcinków tylko na podstawie chemicznej, podobnego rozkładu ładunków elektrycznych. Badania przeprowadzono na znaczonych fluorescencyjnie fragmentach DNA, swobodnie unoszących się w czystym roztworze. Okazało się, że fragmenty podobne skupiały się razem dwukrotnie częściej niż odcinki niekomplementarne. Samoczynne odnajdywanie się genów występowało przy dłuższych fragmentach, rzędu 100 zasad. Mechanizm wydaje się tym dziwniejszy im z dłuższymi odcinkami mamy do czynienia.
Odnajdywanie się podobnych odcinków DNA, odgrywa także kluczową rolę przy naprawach błędów w homologicznych niciach. Pełni on bardzo ważną rolę w procesach ewolucji i różnicowania się organizmów. Wymiana odcinków DNA pomiędzy nićmi matczynymi i ojcowskimi prowadzi do przypadkowego rozdzielania genów na osobniki potomne. Powoduje to większe zróżnicowanie genotypów (zestawów genów, cech występujących u osobników) w populacji bez potrzeby powstawania nowych genów czy mutacji. Tym samym urodzone z takich gamet potomstwo może posiadać inny genotyp niż rodzice.
Proces ten bywa także, przyczyną różnych chorób i błędów genetycznych pojawiających się w komórkach. Wiele z nich związanych jest z rozwojem form rakowych, Alzheimera. Ich częstość pojawiania, zwiększa sie z wiekiem.
Źródło:
sciencedialy.com: Telepathic Genes Recognize Similarities In Each Other. 26.02.2008