Lezione 14: Ricombinazione Flashcards
(30 cards)
Cos’è la ricombinazione genetica?
Lo scambio di segmenti di DNA tra cromosomi omologhi durante la profase I della meiosi
Dimmi i 4 tipi di ricombinazioney
-omologa—-> si verifica quando due molecole di DNA
aventi necessariamente sequenze omologhe (simili o identiche) possono scambiarsi tra di loro dei pezzi di
DNA
-sito-specifica—-> consiste nell’integrazione di un segmento di DNA in un altro, senza richiedere omologia tra le molecole coinvolte (es. plasmide integrato in un cromosoma)
-trasposizione
-rottura-riunione—-> è un meccanismo di riparazione e riarrangiamento del DNA che coinvolge il
trattamento di rotture a doppio filamento
Cos’è la conversione genica?
È il trasferimento unidirezionale (perchè solo uno dei due alleli cambia, l’altro i resta uguale) di informazioni genetiche da un allele ad un altro.
In questo modo l’allele che resta uguale trasforma l’altro in una sequenza uguale a sè stessa
Cosa sono gli eteroduplex?
Un eteroduplex è una struttura di DNA che si forma quando due filamenti di DNA provenienti da due molecole diverse si appaiano tra loro, nonostante non siano identici. Questo accade, ad esempio, durante la ricombinazione omologa, quando due cromosomi simili (ma non identici) si scambiano pezzi di DNA.
RICORDA: i siti di ramificazione possono spostarsi e migrare!! (Questo avviene tramite la rottura e la riformazione di legami a H tra le basi azotate)
Quando si formano gli eteroduplex?
Durante la ricombinazione omologa (nella meiosi)—-> le coppie di cromosomi omologhi (cioè cromosomi con la stessa sequenza di geni, ma possibili varianti alleliche) scambiano porzioni di DNA tra loro, creando nuove combinazioni genetiche.
Cos’è la giunzione di Holliday?
La giunzione di Holliday è un modello che serve per spiegare la ricombinazione genica.
La giunzione di Holliday si forma quando due molecole di DNA, provenienti da cromosomi diversi (ad esempio, uno paterno e uno materno), si sovrappongono e i loro filamenti si intrecciano parzialmente. In pratica, le doppie eliche di DNA si incrociano, e una parte di un filamento di DNA di un cromosoma si appaia con un filamento del cromosoma opposto.
Questa formazione crea una regione di eteroduplex.
Una volta che la giunzione di Holliday è formata, essa può muoversi lungo i filamenti di DNA attraverso un processo chiamato “random walk”. Questo significa che la giunzione può spostarsi avanti e indietro lungo i filamenti, un po’ come se si “camminasse” lungo la doppia elica. Durante questo movimento, i legami idrogeno tra le basi di DNA si rompono e si formano continuamente in modo casuale, garantendo un appaiamento stabile tra i filamenti.
Cosa succede se durante il movimento della giunzione di Holliday si verificano mismatch?
entrano in gioco i meccanismi di riparazione del DNA.
In queste circostanze, il sistema di riparazione cercherà di sistemare l’appaiamento delle basi. Se non c’è un criterio chiaro su quale filamento sia “giusto”, il processo di riparazione avviene in modo casuale, con una probabilità del 50% di scegliere uno dei due filamenti come riferimento. Questo può portare a una conversione genica, ossia un trasferimento di informazioni genetiche da un filamento all’altro, alterando la sequenza originale di un filamento.
Quali sono i 2 problemi del ,modello di Holliday?
- Concettuale: Holliday suggeriva che le rotture del DNA avvenissero tra due molecole di DNA diverse, ma ciò avrebbe richiesto enzimi che tagliano con precisione sequenze identiche in due molecole. Questo non sarebbe compatibile con l’osservazione che i cromosomi possono scambiarsi DNA in qualsiasi punto.
- Sperimentale: Il modello di Holliday prevedeva che le conversioni geniche (ovvero il passaggio di una sequenza genetica da una molecola all’altra) avvenissero con una frequenza bassa, ma in realtà si osservava una frequenza molto più alta di conversione genica, in particolare con la presenza di eteroduplex (dove le sequenze di DNA di due molecole diverse si appaiano).
Qualè l’importanza del modello Double Strand Break Repair (DSBR)?
Spiega la ricombinazione genetica in modo più realistico
Come funziona il modello Double Strand Break Repair (DSBR)?
- Rottura a doppia elica: In DSBR, la rottura del DNA avviene sulla stessa molecola di DNA e non tra due molecole diverse. Quando il DNA si rompe, si formano due estremità a singolo filamento, ciascuna con un gruppo 3’-OH, generate da enzimi chiamati nucleasi.
- Invasione e D-loop: Una delle estremità a singolo filamento invade una molecola di DNA complementare, formando una struttura chiamata D-loop. Questo è possibile grazie al fatto che il filamento invasore si lega a un filamento complementare del DNA accettore.
- Sintesi del DNA: Il filamento invasore funge da “innesco” per la sintesi di nuovo DNA, grazie all’azione della DNA polimerasi. Durante questa sintesi, il filamento invasore spinge via il filamento complementare della molecola accettore, creando un D-loop che si estende. Questo processo permette di riparare una delle rotture del DNA iniziale.
- Riparazione della seconda rottura: Il filamento dislocato può ora accoppiarsi con l’altro filamento a singolo filamento della molecola inizialmente danneggiata. Anche qui, il gruppo 3’-OH funge da primer per la sintesi di nuovo DNA, che ripara la seconda rottura.
- Formazione delle giunzioni di Holliday: Alla fine, si formano 2 giunzioni di Holliday, che sono i punti in cui i filamenti di DNA sono intrecciati. Le giunzioni possono essere “risolte” in due modi:
• Se entrambe le giunzioni vengono tagliate nella stessa direzione, non avviene lo scambio di segmenti tra le due molecole di DNA (senza crossing-over).
• Se le giunzioni vengono tagliate in direzioni opposte, avviene lo scambio di segmenti tra le molecole di DNA (crossing-over).
Quali sono i 2 vantaggi del modello Double Strand Break Repair (DSBR)?
• Punti di rottura: Le rotture possono avvenire in qualsiasi punto del DNA, non è necessario che siano siti specifici, come nel modello di Holliday.
• Conversioni geniche: Durante la ricombinazione, il DNA danneggiato perde dei segmenti che vengono ripristinati utilizzando la sequenza complementare dell’altra molecola. Questo genera conversioni geniche
Cosa sono RecA e Rad51?
Sono proteine fondamentali nel processo di ricombinazione genica ma
-RecA la troviamo nei batteri
-Rad51 la troviamo negli eucarioti
Come funzionano RecA e Rad51
Cosa posso ottenere dopo il Double Strand Break Repair (DSBR)?
Nel processo di DSBR, ci sono due possibilità:
• Crossing-over (50%): Si verifica uno scambio effettivo di segmenti di DNA tra le due molecole. (Se le due molecole di DNA vengono tagliate in direzioni opposte)
• No crossing-over (50%): Le molecole rimangono intatte, con alcune aree di DNA risintetizzato e altre di eteroduplex (dove le due molecole si appaiano tra loro). (Se le due molecole di DNA vengono tagliate nella stessa direzione)
Cos’è il Synthesis Dependent Strand Annealing (SDSA)?
Il Synthesis Dependent Strand Annealing (SDSA) è un meccanismo di riparazione del DNA che corregge le rotture a doppia elica usando il filamento intatto come stampo per sintetizzare il DNA mancante (si ha una gene conversion)
Qual è la differenza tra DSBR e SDSA?
-DSBR—->
*ci sono giunzioni di Holliday da svolgere
*c’è il 50% di probabilità che avvenga il crossing over
-SDSA—->
*non ci sono giunzioni di Holliday da svolgere
*non avviene mai il crossing over ma avviene la Gene Conversion
Dimmi 3 vantaggi del Synthesis Dependent Strand Annealing (SDSA)
• Assenza di crossing-over: Non si verificano scambi genetici tra molecole di DNA.
• Fedelità: La sequenza genetica non viene alterata, ed eventuali differenze tra i filamenti sono corrette.
• Conversione genica: Se ci sono differenze tra i filamenti, la molecola danneggiata può acquisire la sequenza della molecola intatta.
Dimmi 2 utilità della ricombinazione genetica
-variabilità genetica
-meccanismo di riparazione del DNA
Cosa è indispensabile per riparare una rottura del DNA con precisione? Spiega come ciò avviene nei batteri e negli eucarioti
Per riparare una rottura nel DNA, la cellula ha bisogno di una copia simile o identica della sequenza danneggiata da usare come stampo.
Qual è la differenza tra la meiosi
-maschile (spermatogenesi)
-femminile (ovogenesi)
Perchè è conveniente studiare la meiosi nel lievito?
Quali sono le 5 sotto fasi della profase I della meiosi?
-LEPTOTENE—-> condensazione DNA (cromosomi diventano visibili), NO ROTTURE
-ZIGOTENE—-> cromosomi omologhi (materno e paterno) si appaiano + rottura DNA in punti precisi
-PACHITENE—-> ricombinazione omologa tramite crossing over
-DIPLOTENE—-> i cromosomi iniziano a separarsi ma restano collegati nei chiasma (punti di Crossing over che vengono mantenuti grazie alle giunzioni di Holliday)
-DIACINESI—-> le giunzioni vengono tagliate e i cromosomi ricombinati si separano
Grazie a quali enzimi i cromosomi omologhi si allineano nella profase I della meiosi per potersi scambiare i pezzi?
Grazie alle coesione e condensine
Qual è la differenza tra crossing over e gene conversion?
-crossing over—->
*scambio reciproco di frammenti di DNA
*prevede la formazione di giunzioni di Holliday
*entrambi gli alleli cambiano
—gene conversion—->
*scambio unidirezionale
*no giunzioni o di Holliday
*cambia uno solo dei due alleli
