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recombinacion, Apuntes de Genética

Asignatura: Genética, Profesor: Francisco Javier Santos Hernández, Carrera: Biología, Universidad: UAM

Tipo: Apuntes

2013/2014

Subido el 03/06/2014

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Lección 21. Mecanismos de recombinación
Recombinacion homologa
Entrecruzamientos entre cromosomas con regiones grandes de homología
El entrecruzamiento se produce después de la síntesis de ADN para dar productos
recombinantes y no recombinantes, si se produjera antes todos los productos serian
recombinantes.
Los quiasmas son la visión citológica del entrecruzamiento (crossing-over)
Experimento de Meselson & Weigle (1961)
Meselson y Weigle demostraron que la recombinación consistía en la ruptura y
reunión de dos moléculas de DNA. Coinfectaron E. coli con fagos pesados cultivados
en medio con 13C y 15N —«fagos pesados»—, junto con otros normales
—«livianos»—. Los fagos resultantes de la infección se centrifugaron en CsCl y
observaron fagos en todas las partes del gradiente entre lo que quedaban todavía
livianos y pesados.
Análisis de tétradas ordenadas. Hongos lamentosos y algas.
Aproximación al modelo de recombinación
Lindegren (1953) utilizó la levadura Saccharomyces cerevisiae para obtener
evidencia adicional de conversión génica.
En el análisis de las tétradas haploides producto de la meiosis, encontró
nuevamente una proporción 3:1, cuando se esperaba una proporción 2:2.
Estos resultados de conversión génica rápidamente fueron corroborados por
Mitchell (1955) en Neurospora crassa.
Este hongo, en una sola estructura llamada ascus, produce ocho esporas en hilera,
por lo que se pueden encontrar proporciones de 6:2 o 5:3, como resultado de un
evento de conversión genica.
Hasta ese momento sólo se había estudiado conversión génica durante la meiosis.
Sin embargo, utilizando a Saccharomyces cerevisiae como modelo, Roman en 1957
(en Whitehouse, 1982) demostró que la conversión génica también ocurre durante
recombinación mitótica.
Estudios posteriores de marcadores que anqueaban la región implicada en los
eventos de conversión demostraron que el intercambio de estos marcadores ocurría
en el 50% de las ocasiones, un evento que se conoció como crossing over o
crossover. Estos datos sirvieron para que Robin Holliday (1964) propusiera por
primera vez un modelo molecular que predecía los resultados de conversión génica
asociada o no a crossovers.
Modelo de Holliday
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Lección 21. Mecanismos de recombinación

Recombinacion homologa

Entrecruzamientos entre cromosomas con regiones grandes de homología El entrecruzamiento se produce después de la síntesis de ADN para dar productos recombinantes y no recombinantes, si se produjera antes todos los productos serian recombinantes.

Los quiasmas son la visión citológica del entrecruzamiento (crossing-over)

Experimento de Meselson & Weigle (1961)

Meselson y Weigle demostraron que la recombinación consistía en la ruptura y reunión de dos moléculas de DNA. Coinfectaron E. coli con fagos pesados cultivados en medio con 13C y 15N —«fagos pesados»—, junto con otros normales —«livianos»—. Los fagos resultantes de la infección se centrifugaron en CsCl y observaron fagos en todas las partes del gradiente entre lo que quedaban todavía livianos y pesados.

Análisis de tétradas ordenadas. Hongos filamentosos y algas.

Aproximación al modelo de recombinación

Lindegren (1953) utilizó la levadura Saccharomyces cerevisiae para obtener evidencia adicional de conversión génica. En el análisis de las tétradas haploides producto de la meiosis, encontró nuevamente una proporción 3:1, cuando se esperaba una proporción 2:2. Estos resultados de conversión génica rápidamente fueron corroborados por Mitchell (1955) en Neurospora crassa. Este hongo, en una sola estructura llamada ascus, produce ocho esporas en hilera, por lo que se pueden encontrar proporciones de 6:2 o 5:3, como resultado de un evento de conversión genica. Hasta ese momento sólo se había estudiado conversión génica durante la meiosis. Sin embargo, utilizando a Saccharomyces cerevisiae como modelo, Roman en 1957 (en Whitehouse, 1982) demostró que la conversión génica también ocurre durante recombinación mitótica. Estudios posteriores de marcadores que flanqueaban la región implicada en los eventos de conversión demostraron que el intercambio de estos marcadores ocurría en el 50% de las ocasiones, un evento que se conoció como crossing over o crossover. Estos datos sirvieron para que Robin Holliday (1964) propusiera por primera vez un modelo molecular que predecía los resultados de conversión génica asociada o no a crossovers.

Modelo de Holliday

El modelo clásico de recombinación homóloga es el propuesto por Robin Holliday (1964), conocido como modelo de Holliday, representado en el esquema siguiente

Este modelo propone que si tenemos dos DNAs con secuencias homólogas:

-Debe haber una rotura en cada uno de los dos DNA, los cortes se producen en cadenas de igual polaridad.

-Los extremos rotos invaden a la doble cadena contraria, una cadena sencilla (rojo) desplaza a la cadena de su misma polaridad (azul) y recíprocamente. El que se mueve es siempre el extremo 3' OH. Por esa invasión recíproca los dos DNAs se entrecruzan y a continuación se sellan por ligasas. Las dos dobles cadenas entrecruzadas conforman el intermediario de Holliday, el cual se ha observado in vivo por microscopía electrónica:

-Entonces, tiene lugar una migración del punto de cruce de las cadenas con un aporte energético mínimo, ya que el número de pares de bases que desaparean corresponde al número de pares de bases que aparean. Esta migración origina una región de DNA heterodúplex, doble cadena de distinta procedencia (rojo-azul).

-Las figuras siguientes son sólo distintas representaciones gráficas de una misma estructura sin ningún sentido molecular. Se separan las dobles cadenas por un proceso similar al de apertura de unas tijeras cerradas y se rotan 180º las cadenas de la parte inferior, manteniendo fijas las de la parte superior. De esta manera queda una de las representaciones más comunes del intermediario de Holliday.

-Tienen lugar entonces la resolución del intermediario por rotura y unión, la cual puede ocurrir de dos maneras:

  1. Cortes horizontales (este - oeste). Estos cortes no originan intercambio entre los marcadores. Los recombinantes son AZ y az, igual que los del principio. Pero sí ha habido recombinación, ya que hay una región heterodúplex entre los marcadores. Se generan recombinantes potenciales.

  2. Cortes verticales (norte - sur). Sí originan intercambio de marcadores. Son verdaderos recombinantes. Modelos moleculares demuestran que el intermediario de Holliday es estructuralmente posible, in vivo se han aislado intermediarios de recombinación de plásmidos col E1 que, linearizados, presentan el mismo aspecto por microscopía electrónica. Estas estructuras se dan con una frecuencia de 10-5 en cepas recA-, indicando que recA se requiere para la formación de intermediarios de Holliday en E. coli. En el modelo que acabamos de describir los cortes individuales en simple cadena (sc) ocurren sucesivamente. Sin embargo hoy se conoce que el intercambio genético es iniciado por el corte en una doble cadena. La descripción de otro modelo se ilustra a continuación y alternativamente en la Fig 14.5, Genes VII. Entre los dos modelos hay dos diferencias importantes:

-En el Modelo 1 se corta una sola cadena de cada dúplex, hay un solo crossing-over, en el Modelo 2 hay dos.

-En el Modelo 2 parte de una molécula ha sido convertida a la secuencia de la otra (por lo que la cromátida iniciadora se llama receptora), en el modelo 1 la cromátida iniciadora es el donador de la información genética. En este último modelo, la formación del heterodúplex es la única forma posible para la interacción de dos dúplex de DNA. Sin embargo el hecho de que se produzca una