Гендин рекомбинациясы – ар түрдүү организмдердин ортосундагы генетикалык материалдын алмашуусу. Бул эки ата-энеден айырмаланган өзгөчөлүктөрдүн айкалышы менен тукумдун пайда болушуна алып келет. Бул генетикалык алмашуулардын көбү табигый түрдө болот.
Бул кантип болот
Гендердин рекомбинациясы мейоз, уруктануу жана айкашууда гаметалардын пайда болушунда гендердин ажырашынын натыйжасында башталат. Кайчылаш ДНК молекулаларындагы аллелдердин абалын бир гомологдук хромосома сегментинен экинчисине өзгөртүүгө мүмкүндүк берет. Рекомбинация түрдүн же популяциянын генетикалык ар түрдүүлүгүнө жооптуу.
Хромосоманын түзүлүшү
Хромосомалар клеткалардын ядросунун ичинде жайгашкан. Алар хроматинден, гистондор деп аталган протеиндердин айланасына бекем оролгон ДНКдан жасалган генетикалык материалдан түзүлөт. Хромосома адатта бир тилкелүү жана узун жана кыска аймактарды бириктирген центромера аймагынан турат.
Хромосомалардын дупликациясы
Клетка өзүнүн жашоо циклине киргенде, анын хромосомаларыДНК репликациясынын жардамы менен бөлүнүүгө даярданышат. Ар бир кайталанган хромосома эже-карындаш хроматиддер деп аталган эки окшош хромосомадан турат. Алар центромера аймагы менен байланышкан. Клеткалар бөлүнгөндө жупташкан топтомдор пайда болот. Алар ар бир ата-энеден бир хромосомадан (гомологдук) турат.
Хромосомалык алмашуу
Кроссинг-over учурунда гендин рекомбинациясын биринчи жолу Томас Хант Морган сүрөттөгөн. Эукариоттордо ал хромосомалардын өтүшү менен шартталган. Кайчылаш процесстин натыйжасында тукум гендердин ар кандай айкалыштарына ээ болуп, жаңы химерикалык аллельдерди чыгара алат. Бул жыныстык жол менен көбөйүүчү организмдерге Мюллердин ратчетинен качууга мүмкүндүк берет, мында жыныссыз популяциянын геномдору кайра кайтарылгыс түрдө генетикалык делецияларды топтойт.
Профаза I учурунда төрт хроматиддер тыгыз байланышта. Бул түзүлүштө эки молекуладагы гомологдук сайттар бири-бири менен тыгыз жупташып, генетикалык маалымат алмаша алышат. Гендердин рекомбинациясы хромосоманын каалаган жеринде болушу мүмкүн. Анын эки чекиттин ортосундагы жыштыгы аларды бөлүп турган аралыкка жараша болот.
Мааниси
Кроссоверлердин натыйжасында гендердин кыймылына көз салуу генетиктер үчүн абдан пайдалуу экени далилденген. Бул хромосомадагы эки гендин канчалык алыс экенин аныктоого мүмкүндүк берет. Илим бул ыкманы кээ бир гендердин бар экендигин аныктоо үчүн да колдоно алат. Байланышкан жуптагы бир молекула экинчисинин бар экенин аныктоо үчүн маркер катары кызмат кылат. Бул оору козгогучтардын бар экендигин аныктоо үчүн колдонулатгендер.
Эки байкалган локустун ортосундагы рекомбинациянын жыштыгы кесилишкен маани. Бул байкалган генетикалык очоктордун өз ара алыстыгына жараша болот. Экологиялык шарттардын кандайдыр бир туруктуу топтому үчүн байланыш түзүмүнүн (хромосома) белгилүү бир аймагындагы рекомбинация туруктуу болууга умтулат. Генетикалык карталарды түзүүдө колдонулган кесилишинин мааниси да ушундай.
Меиоз
Хромосомалык кроссовер ар бир ата-энеден тукум кууп өткөн жупташкан хромосомалардын алмашуусун камтыйт. Бул процессте мейоз гендердин рекомбинациясынын негизи катары маанилүү роль ойнойт. Бул процесстин молекулярдык моделдери көп жылдар бою далилдер топтолгон сайын өнүгүп келе жатат. Жаңы модель мейоздун башталышында болгон төрт хроматиддин экөөсү (профаза I) бири-бири менен жупташкан жана өз ара аракеттенүүгө жөндөмдүү экендигин көрсөтөт. Анда хромосомалардын жана гендердин рекомбинациясы ишке ашат. Бирок, мейоздун адаптациялоочу функциясынын кесилишине гана багытталган түшүндүрмөлөрү алмашуу окуяларынын көбү үчүн жетишсиз.
Митоз жана гомологдук эмес хромосомалар
Эукариоттук клеткаларда кроссовер митоз учурунда да болушу мүмкүн. Бул окшош генетикалык материалы бар эки клетканы пайда кылат. Митоздогу гомологдук хромосомалардын ортосунда пайда болгон ар кандай кроссовер гендердин жаңы комбинациясын жаратпайт.
Гомологдук эмес хромосомаларда пайда болгон кайчылаш мутация деп аталган мутацияны жаратышы мүмкүнкоторуу. Ал хромосоманын сегменти гомологдук эмес молекуладан бөлүнүп, жаңы абалга өткөндө пайда болот. Мутациянын бул түрү кооптуу болушу мүмкүн, анткени ал көбүнчө рак клеткаларынын өнүгүшүнө алып келет.
Гендин конверсиясы
Гендер трансформацияланганда, генетикалык материалдын бир бөлүгү донорду өзгөртпөстөн бир хромосомадан экинчисине көчүрүлөт. Гендин конверсиясы иш жүзүндө жайгашкан жерде жогорку жыштыкта болот. Бул ДНК ырааттуулугун бир спиралдан экинчи спиралга көчүрүү процесси. Грибоктук кресттерде гендердин жана хромосомалардын рекомбинациясы изилденген, мында жеке мейоздордун төрт продуктусун байкоо ыңгайлуу. Гендерди өзгөртүү окуяларын клетканын жекече бөлүнүшүндөгү кадимки 2:2 бөлүүсүнөн четтөө катары айырмалоого болот.
Ген инженериясы
Гендин рекомбинациясы жасалма жана атайылап болушу мүмкүн. Ал көп учурда ар башка организмдердин ДНК фрагменттерине колдонулат. Ошентип, рекомбинантты ДНК алынат. Жасалма рекомбинация организмдин гендерин кошуу, алып салуу же өзгөртүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Бул ыкма генетикалык жана протеиндик инженерия тармагындагы биомедициналык изилдөөлөр үчүн маанилүү.
Рекомбинанттык калыбына келтирүү
Митоз жана мейоз учурунда ар кандай экзогендик факторлордон жабыркаган ДНК гомологдук оңдоо кадамы (HRS) аркылуу сакталышы мүмкүн. Адамдарда жана кемирүүчүлөрдө мейоз учурунда FGF үчүн талап кылынган ген продуктуларынын жетишсиздиги тукумсуздукка алып келет.
Бактериялартрансформация, адатта, бир түрдүн айрым клеткаларынын ортосунда пайда болгон гендердин өтүү процесси. Ал ген рекомбинациясы аркылуу донордук ДНКны реципиенттин хромосомасына интеграциялоону камтыйт. Бул жараян бузулган клеткаларды калыбына келтирүү үчүн адаптация болуп саналат. Трансформация патогендик бактерияларга пайда алып келиши мүмкүн, бул ДНКнын бузулушун калыбына келтирүүгө мүмкүндүк берет.
Ар бири өлүмгө алып келген геномдук зыянды камтыган эки же андан көп вирустар бир эле кабыл алуучу клетканы жуктуруп алганда, геномдор бири-бири менен жупташып, жашоого жөндөмдүү урпактарды алуу үчүн ҮДТ аркылуу өтө алышат. Бул процесс көптүктү кайра активдештирүү деп аталат. Ал бир нече патогендик вирустарда изилденген.
Прокариоттук клеткалардагы рекомбинация
Ядросу жок бир клеткалуу бактериялар сыяктуу прокариоттук клеткалар да генетикалык рекомбинациядан өтөт. Мында бир бактериянын гендери башка бактериянын геномуна кайчылаш аркылуу кирет. Бактериялык рекомбинация конъюгация, трансформация же трансдукция процесстери аркылуу ишке ашырылат.
Конъюгацияда бир бактерия экинчиси менен протеин түтүкчөсү аркылуу туташат. Трансформация процессинде прокариоттор чөйрөдөн ДНКны алышат. Алар көбүнчө өлүк клеткалардан чыгат.
Трансдукцияда ДНК бактериофаг деп аталган бактерияларды жугузуучу вирус аркылуу алмашышат. Бөтөн клетка конъюгация, трансформация же трансдукция аркылуу ичкериленгенден кийин,бактерия өз сегменттерин өзүнүн ДНКсына киргизе алат. Бул өткөрүп берүү кайчылаш аркылуу ишке ашырылат жана рекомбинантты бактериялык клетканын түзүлүшүнө алып келет.
