Рекомбинация ДНК: связь с репликацией

Двунитевые разрывы хромосом (DSBs) образуются после действия ионизирующего излучения или при энзиматическом разрешении, особенно во время процесса репликации ДНК. Гомологическая рекомбинация играет главную роль в репарации подобных DSBs. В последнее время был достигнут большой прогресс в понимании процессов, происходящих при репарации DSB – генной конверсии и зависимой от рекомбинации репликации. Недавние открытия утверждают, что генная конверсия и индуцированная разрывами репликация являются связанными процессами, причем оба начинаются с образования репликативной вилки, на обеих нитях которой, лидирующей и запаздывающей, идет синтез ДНК. Также произошел большой прогресс в описании и определении биохимической роли белков рекомбинации, являющихся высоко консервативными у всех эукариот от дрожжей до человека.

Для репарации DSBs клетки привлекают большие ресурсы. Оставшись неотрепарированными, такие повреждения к потере хромосом и\или индукции клеточной гибели. Будучи неточно репарированными они приводят к мутациям и хромосомным перестройкам. Здесь мы остановимся на репарации ДНК путем одного из процессов гомологической рекомбинации, известного как генная конверсия, при котором разорванная хромосома залатывается с помощью копирования информации с гомологичной хромосомы или сестринской хроматиды. Генная конверсия наиболее консервативный способ репарации, при котором повреждение репарируется с минимальным количеством ошибок, по сравнению с NHEJ, обязательно сопровождающегося обширными делециями или маленькими инсерциями в районе разрыва.

К тому же генная конверсия иногда сопровождается кроссинговером взаимодействующих последовательностей, что может приводить к потере гетерозиготности в митотических клетках. Очень похожие процессы наблюдаются и в мейозе, причем они также инициируются DSBs, и в этом случае преобладает кроссинговер.

В клетках млекопитающих, в противоположность дрожжевым, нерекомбинацонные пути репарации гораздо более действенны, чем путь, использующий гомологическую рекомбинацию. Но недавно было показано, что гомологическая рекомбинация крайне востребована в тех случаях, когда DSBs появляются в результате различных биохимических процессов.