Формирование структуры Холлидея

Общая, или гомологичная рекомбинация

Общая рекомбинация происходит, как правило, между протяженными участками идентичных или гомологичных нуклеотидных последовательностей.

Ее часто называют гомологичной рекомбинацией или кроссинговером.

Модель Робина Холлидея (1964 г.)

Модель рекомбинационных процессов у эукариот, основанная на принципе «разрыв - воссоединение пар гомологичных молекул ДНК»

Формирование структуры Холлидея

1. В ранней профазе мейоза наблюдается попарное сближение сестринских хроматид гомологичных хромосом с образованием бивалентов

(т.е. конъюгация)

1. В каждой молекуле ДНК на двух сближенных гомологичных участках несестринских хроматид фермент никаза делает симметричные одиночные разрезы
2. Свободные концы цепей около разрывов отделяются от комплементарных партнеров и перебрасываются на бреши, образовавшиеся в гомологичных молекулях ДНК.
3. Концы переброшенных цепей образуют крестообразную структуру Холлидея с гибридным районом – гетеродуплексом.
4. Центр структуры Холлидея, состоящий из 2 полухиазм, может перемещаться вдоль спаренных цепей ДНК подобно замку застежки «молнии», размыкая водородные связи.
5. Структура Холлидея, состоящая из двух пар цепей, спонтанно и под контролем может подвергаться изомеризации. Пересекающиеся цепи разрезаются.
6. Разрезание полученного изомера по горизонтальной оси.
7. Разрезание полученного изомера по вертикальной оси.

В процессе рекомбинации принимают участие несколько белков, обеспечивающих поиск и рекомбинацию гомологичных последовательностей ДНК.

Так, белок Rec BCD присоединяется к двойной спирали ДНК и движется в вдоль молекулы, осуществляя ее расплетание в поиске сайта рекомбинации. Этот белок действует как хеликаза, расплетая двойную спираль ДНК, и перемещается вдоль нее со скоростью 300 нуклеотидов в сек. Пока не обнаружит восминуклеотидную последовательность в сайте рекомбинации.

Затем белок Rec BCD, действуя как нуклеаза, осуществляет разрыв в одной из цепей ДНК, в результате чего высвобождается небольшой одноцепочечный участок ДНК, который может провзаимодействовать с комплементарным участком другой молекулы ДНК. Для обеспечения комплементарного взаимодействия высвободившийся участок одной из цепей ДНК, называемый «ус», поддерживается в вытянутом состоянии с помощью SSB-белка. В ходе рекомбинации SSB-белок действует в комплексе с белком Rec А, который удерживает вместе одиночную цепь и двойную спираль ДНК.

Небольшой по размеру белок Rec А имеет два различных участка для связывания взаимодействующих (спаривающихся) в ходе рекомбинации цепей ДНК. Белки SSB и Rec А присоединяются к взаимодействующим цепям ДНК в виде групп молекул (кластеров), и совокупное действие этих двух белков создает условие для эффективной рекомбинации.

Модель М. Мезельсона и К. Рэддинга(середина 70х годов).Модифицировали модель Холлидея, предложив, что в начале рекомбинация гетеродуплексных участков образуется не на двух, а только на одной молекуле ДНК.

Основные принципы