recombinatieprocessen

Recombinatieprocessen zijn biologische mechanismen die DNA-sequenties herordenen of uitwisselen, meestal tussen vergelijkbare of identieke sequenties. Ze leveren genetische variatie, repareren DNA-schade en kunnen leiden tot chromosomale rearrangeringen. De belangrijkste vormen zijn homologous recombination (HR) en site-specific recombination; daarnaast spelen niet-homologe eindverbindingen (NHEJ) en transpositie een rol bij recombinatoire gebeurtenissen.

Homologous recombination vindt plaats tussen homologe DNA-strengen. Bij een dubbelstrengsbreuk (DSB) leiden processen die RecA (bij bacteriën) of Rad51 (bij eukaryoten) gebruiken tot stranduitwisseling, synapsis en DNA-synthese, gevolgd door vorming en resolutie van Holliday-junctions. HR kan leiden tot cross-overs of non-cross-overs. In meiosis zorgt HR voor genetische diversiteit, terwijl in somatische cellen HR bijdraagt aan herstel van DSB’s en onderhoud van genome-integriteit.

Site-specific recombination gebeurt op korte, herkenningsplaatsen in het DNA met recombinases zoals Cre (loxP) en Flp (FRT). Dit maakt gerichte excisie, inversie of integratie mogelijk en wordt veel gebruikt in genetisch onderzoek en biotechnologie.

Andere vormen betreffen non-homologous end joining (NHEJ), een snelle maar foutgevoelige reparatie van DSB’s die vaak rearrangeringen kan veroorzaken, evenals gene conversion en chromosomale uitwisseling die tijdens mitose of meiose plaatsvinden. De regulatie van recombinatie hangt af van de celcyclus en DNA-detectie- en herstelroutes (bijv. MRN, BRCA-eiwitten).

Toepassingen van recombinatieprocessen omvatten plant- en dierbreeding, gene-targeting en biotechnologie, waaronder genome editing en therapieën. Bestudering van recombinatie is van belang voor begrip van evolutie, genome integrity en menselijke diagnostiek.