Rekombinointi

Rekombinointi on geneettisen materiaalin uudelleenjärjestäytymistä siten, että syntyy uusia alleeliyhdistelmiä. Se on tärkeä lähde perinnölliselle variaatiolle, ja se vaikuttaa sekä evoluutioon että DNA:n korjausprosessiin. Rekombinointia tapahtuu luonnollisesti sekä suvullisessa lisääntymisessä että bakteereissa ja arkeissa, ja sitä hyödynnetään laajalti myös bioteknologiassa ja genomiikan tutkimuksessa.

Keskeisimmät rekombinointireitit ovat homologinen rekombinointi ja site-spesifinen rekombinointi. Homologisessa rekombinoinnissa samanlaisten DNA-kappaleiden välillä tapahtuu katkeiden korvaavaa uudelleenjärjestäytymistä. Esimerkkejä ovat meiosisissa tapahtuva crossing-over sekä geneettinen konversio, jotka tuottavat uutta alleelien yhdistelyä. Prosessi alkaa usein kaksikymmenkaksois-virheen (DSB) synnynnöstä, jonka jälkeen DNA:ta resektoidaan, ja sitten toinen DNA-säie asettuu emäksen avulla rad51/recA -riippuvaisen suojauksen turvin mukaan ja Holliday-junction muodostuu. Jälkikäsittely johtaa risteävään tai ei-risteävään rekombinaatioon.

Site-spesifinen rekombinointi käyttää täsmällisiä DNA-merkkejä, kuten Cre-loxP tai Flp-FRT, joiden avulla tietyt alueet voidaan poistaa, lisätä tai siirtää muuttamatta koko genomia. Tämä mekanismi on keskeinen työkalu geenitekniikassa ja geneettisessä muokkauksessa.

Sovellukset ja merkitys: rekombinointi on olennaista perinnöllisen materiaalin tutkimuksessa, geenien muokkauksessa ja bioteknologian tuotantoprosesseissa. Laboratoriossa rekombinointitekniikoita käytetään rekombinanttien DNA-rakenteiden luomiseen, proteiinien ilmentämiseen sekä genomimuokkauksiin, usein yhdessä uuden teknologian, kuten CRISPRin, kanssa. Rekombinaatio muokkaa myös väestöjen geneettistä rakennetta ja evoluutiota hajottamalla yhteyksiä ja yhdistämällä alleelit uusilla tavoilla.