Các dạng tái tổ hợp DNA

1, Tái tổ hợp tương đồng

Tái tổ hợp tương đồng còn gọi là tái tổ hợp thông thường, là quá trình hai phân tử DNA của khu tương đồng, sau khi phối đôi, phá vợ sợi và kết nối lại và trao đổi đoạn. Chứng cứ ban đầu có được từ nghiên cứu di truyền tế bào đối với hành vi nhiễm sắc thể kỳ giảm phân. Sinh vật nhân thực khi hình thành phối tử, nhiễm sắc thể tế bào tiến hành một lần sao chép, nhân tế bào tiến hành giảm phân hai lần, từ tế bào lưỡng bội sinh ra tế bào đơn bội, gọi là giảm phân. Trước kỳ phân chia tế bào, nhiễm sắc thể tương đồng tham gia synapsis trên thực tế sao chép thành hai nhiễm sắc tử chị em, từ đó xuất hiện bốn synapsis do 4 nhiễm sắc tử đơn tạo thành. Ở vị trí nào đó của bốn synapsis, giữa các nhiễm sắc tử chị em có thể xảy ra sự trao đổi chéo. Dưới kính hiển vi quang học có thể nhìn thấy hiện tượng nhiễm sắc thể đan xen trong phức hợp synapsis.

Năm 1964, Holliday đã đưa ra mô hình tái tổ hợp tương đồng. Trong mô hình này, có bốn bước quan trọng:

1- DNA trên hai nhiễm sắc thể tương đồng có trình tự

2- Một chuỗi của một DNA gẫy ra và nối vào chuỗi đối ứng với một DNA khác, hình thành phân tử liên kết, được gọi là thể trung gian của mô hình Holliday.

3- Sản xuất chuỗi xoắn kép DNA dị nguyên.

4- Thể trung gian trong mô hình Holliday cắt và sửa chữasẽ hình thành chuỗi xoắn kép DNA tái tổ hợp. Dựa vào phương thức chuỗi cắt gãy khác nhau, sản phẩm tái tổ hợp có được cũng khác nhau.

Mô hình Holliday có thể giải thích hiện tượng tái tổ hợp tương đồng, những cũng có những vấn đề tồn tại. Mô hình này cho rằng, hai phân tử DNA tiến hành tái tổ hợp ban đầu cần có sự đứt gãy xảy ra trên vị trí giống nhau ở chuỗi đối ứng. Chuỗi đơn phân tử DNA là việc thường xuyên xảy ra, nhưng rất khó để đặt hai phân tử này vào cùng một vị trí để phát sinh đứt gãy. Moselson cho rằng, trong phân tử DNA tương đồng chỉ có phân tử xảy ra đứt gãy đơn chuỗi, sau đó đơn chuỗi tiến vào khu vực tương đồng của một phân tử DNA khác, gây ra sự thay đổi vị trí chuỗi, chuỗi bị thay đổi vị trí tiếp tục đứt gãy và kết hợp với chuỗi đứt gãy ban đầu và hình thành trung gian thể Holliday. Tuy nhiên, thực tế chỉ ra rằng, tái tổ hợp là do chuỗi kép đứt gãy gây ra. Nghiên cứu hiện nay cho rằng, tái tổ hợp tương đồng là nguyên nhân của giảm phân, không phải là kết quả của giảm phân. Chuỗi kép phân tử DNA sau khi đứt gãy mới kết hợp với phân tử tương đồng gây ra trao đổi chuỗi, nhờ đó mà nhiễm sắc thể tương đồng mới được phân bố đến các tế bào thế hệ sau. Vì vậy, chuỗi kép khởi động tái tổ hợp, cũng là nguyên nhân của giảm phân.
Tái tổ hợp tương đồng là quá trình vô cùng tỉ mỉ, sai sót ở bất cứ nucleotides nào cũng sẽ gây ra bất hoạt gen. cơ sở phân tử của tái tổ hợp tương đồng là phối cặp chuỗi, qua việc phối cặp codon mới có thể tìm ra vị trí chính xác để tiến hành trao đổi chuỗi. Khi một trong hai phân tử DNA tương đồng xảy ra đứt chuỗi kép, dưới tác dụng của nuclease và helicase, sinh ra chuỗi đơn đầu cuối 3’, nó sẽ tìm chuỗi tương ứng ở khu tương đồng của phân tử DNA khác để kết hợp với nó. Chuỗi đối ứng lại bị thay đổi vị trí, phối đôi với chuỗi vốn bị đứt gãy. Sửa chữa tổng hợp và tái liên kết chuỗi hình thành hai phân cắt, chứ không phải một phân cắt được hình thành khi chuỗi đơn giao cắt với nhau.

2, Tái tổ hợp ADN xảy ra ở vị trí đặc hiệu

Tái tổ hợp ADN xảy ra ở vị trí đặc hiệu tồn tại rộng rãi trong các loại tế bào, có vai trò vô cùng quan trọng, giữa chúng có sự khác nhau rất lớn. Chúng có vai trò điều tiết biểu hiện gen, sắp xếp lại trình tự DNA trong quá trình phát dục, cùng với một số loại virut và plasmid DNA trong chu kỳ nhân xảy ra sự tích hợp và cắt bỏ. Quá trình này thường xảy ra ở một trình tự DNA ngắn (20-200bp) có vị trí đặc biệt (vị trí tái tổ hợp), và có men đặc biệt ( men tái tổ hợp ) và nhân tử phụ trợ. Quyết định kết quả tái tổ hợp vị trí đặc hiệu được quyết định bởi vị trí và phương hướng của vị trí tái tổ hợp. nếu vị trí tái tổ hợp tồn tại ngược chiều trên cùng một phân tử DNA, kết quả tái tổ hợp có hiện tượng đảo vị. Vị trí tái tổ hợp tồn tại cùng chiều trên cùng một phân tử DNA, tái tổ hợp xảy ra hiện tượng cắt loại bỏ; trên các phân tử khác nhau, tái tổ hợp xảy ra tích hợp. Men tái tổ hợp thường được cấu tạo từ 10 tiểu đơn vị như nhau. Hai phân tử DNA tái tổ hợp , nếu làm đứt hai chuỗi, kết nối chéo, hình thành thể liên kết trung gian, sau đó hai chuỗi khác đứt gãy và kết nối chéo, làm thể liên kết tách ra. Một số men tái tổ hợp có thể đồng thời làm 4 chuỗi đứt gãy và liên kết lại, mà không sinh ra vật chất trung gian.

Nguồn: http://ditruyenhoc.com/cac-dang-tai-to-hop-dna.html