Rekombinace

Rekombinace (z latinského recombinatio „spojení znovu“) označuje proces, při kterém dochází k výměně genetického materiálu mezi dvěma nebo více DNA molekulami. V přírodě je klíčovým mechanismem pro tvorbu genetické rozmanitosti a pro opravu poškozené DNA. Vyskytuje se v různých biologických kontextech, nejčastěji během meiózy, kdy dochází ke spojení homologních chromozomů a výměně segmentů jejich genových sekvencí, a také v mitóze, kde může opravovat rozpory vzniklé poškozením DNA.

Hlavní typy rekombinace jsou:

1. Homologní rekombinace – vyžaduje úsek podobnosti mezi přicházejícími řetězci a vede k přesné výměně nebo opravě sekvencí. Zahrnuje procesy jako je dvojřetězcová výměna a syntéza nových DNA přesmezí.

2. Nespecifická (nehomologní) rekombinace – probíhá bez výrazné sekvenční podobnosti a často vede k insercím, delecím nebo translokacím. Patří sem například rekombinace mediovaná transpozony nebo virusy.

3. Site‑specific recombinace – enzymy rozpoznávají konkrétní sekvence a provádějí přesné řezání a spojení DNA; příkladem jsou integrázy bacteriálních fagů a Cre‑lox systém využívaný v genetickém inženýrství.

Molekulární mechanismy rekombinace zahrnují rozpoznání a vazbu na cílové sekvence, vytvoření dvojvláknových zlomenin, zpracování konců (resection), a následnou výměnu řetězců s pomocí rekombinačních proteinů (RecA, Rad51, Rad52 a další). Výsledkem je buď reparace poškozené DNA, nebo vytvoření nových kombinací alel, což zvyšuje evoluční adaptabilitu populace.

V biotechnologii je rekombinace využívána pro konstrukci recombinantních DNA molekul, klonování genů a tvorbu geneticky modifikovaných organismů. V medicíně se využívá například při terapii založené na CRISPR‑Cas systémech, které umožňují cílené úpravy genomu. Rekombinace tak představuje základní biologický proces i důležitý nástroj moderní vědy.