的基因重组是由核酸片段的分子交换产生的新分子的过程。它在DNA中非常常见，但RNA也是重组的底物。突变后重组是遗传变异产生的最重要来源。
DNA参与不同的生化过程。复制期间，它充当生成两个新DNA分子的模板。在转录中，有可能从启动子控制的特定区域产生RNA分子。
DNA重组的一般步骤。Juergen Bode，通过Wikimedia Commons
但是除此之外，DNA还能够交换片段。通过此过程，它生成的新组合既不是前两个过程的产物，也不是施肥的产物。
所有重组过程都涉及参与该过程的DNA分子的断裂和连接。该机制根据重组底物，参与该过程的酶及其执行机制而有所不同。
重组通常取决于重组分子之间互补，相似（如果不相同）或同源区域的存在。在分子以非同源性指导的过程中重组的情况下，重组被认为是非同源的。
如果同源性涉及两个分子中都存在的非常短的区域，则该重组被认为是位点特异性的。
定义
我们所谓的重组同源性不一定指参与分子的进化起源。相反，我们正在谈论核苷酸序列的相似度。
例如，非修复性重组发生在减数分裂过程的真核生物中。毫无疑问，同源性不比同一细胞中的成对染色体更大。
因此，它们被称为同源染色体。但是，在某些情况下，细胞的DNA与外源DNA交换物质。这些DNA必须与重组非常相似，但不一定必须共享相同的祖先（同源性）来实现此目的。
交叉与交叉
两个DNA分子之间的附着和交换位点称为chiasm，过程本身称为交联。在交叉过程中，验证了参与的DNA之间的谱带交换。
这将产生一个共积分，这是两个物理结合在一起的DNA分子。当共积分“分解”时，生成两个分子，通常会发生变化（重组）。
在重组的情况下，“溶解”是分离共整合的组分DNA分子。
基因重组的类型
-特定地点的重组
在位点特异性重组中，两个通常不同源的DNA分子具有两个共同的短序列。该序列是特定剪接酶的靶标。
这种能够识别该序列而不是其他序列的酶在两个分子的特定位点都将其切割。在其他一些因素的帮助下，它可以交换两个参与分子的DNA条带并形成一个协整。
大肠杆菌
这是在大肠杆菌的基因组和λ噬菌体的基因组之间形成共整合的基础。噬菌体是一种感染细菌的病毒。
这种共整合的形成是通过病毒基因组中编码的一种酶进行的：λ整合酶。它在病毒的环状基因组中识别一个共同的序列，即attP，在细菌的环状基因组中识别出一个attB。
通过切割两个分子中的两个序列，它可以产生自由片段，交换带，并连接两个基因组。然后形成一个较大的或协整的圆。
在协整中，病毒基因组由细菌基因组被动携带，并与其复制。在这种状态下，病毒处于原病毒状态，细菌对其具有致溶性。
相反的过程，即协整的分辨率，可能需要几代人的时间，甚至不会发生。但是，这种操作是由病毒基因组编码的另一种称为切除酶的蛋白质通过酶介导的。发生这种情况时，病毒会从共积分中分离出来，重新激活并引起细胞裂解。
-同源重组
广义重组
同源重组发生在共有至少约40个完全或几乎完全相似的核苷酸的DNA分子之间。为了进行重组过程，必须涉及至少一种核酸内切酶。
核酸内切酶是在DNA内切的酶。有些人这样做是为了降解DNA。其他人，如重组的情况，则在DNA中产生凹痕。
这种独特的缺口可处理带有自由端的单条带DNA。由重组酶定向的自由端允许单个条带侵入双DNA，从而取代与其相同的驻留条带。
这是供体（“入侵者”）DNA分子与另一种受体之间的交叉点。
在大肠杆菌中进行入侵和条带交换过程的酶（重组酶）称为RecA。原核生物中还有其他同源蛋白，例如古细菌中的RadA。在真核生物中，等效酶称为RAD51。
一旦侵入带移走居民，它就会与供体分子中简单保留的带相互作用。通过连接酶的作用将两个位点密封。
现在，我们有杂交带DNA（供体带和受体带，来自不同的来源），两侧是供体DNA和受体DNA。交叉点（chiasmata）在两个方向上移动至少200 bp。
交换的每个点形成所谓的霍利迪结构（重组事件的十字形DNA产物）。
此十字形DNA必须通过其他核酸内切酶分辨。具有这种结构的嵌合或杂合DNA可以通过两种方式解析。如果第二个核酸内切片段发生在与第一个相同的条带中，则不会发生重组。如果第二次切割发生在另一条带中，则所得产物是重组的。
霍利迪结构中的重组DNA。es.m.wikipedia.org/wiki/File:Mao-4armjunction-schematic.png。
重组V（D）J
这是一种体细胞重组（非减数分裂），有助于免疫系统抗体的巨大变异性的产生。
这种重组发生在编码定义它们的多肽链的特定基因片段中。它是由B细胞进行的，涉及不同的遗传区域。
有趣的是，有些寄生虫如布氏锥虫（Trypanosoma brucei），采用类似的重组机制在表面抗原中产生变异。这样，如果宿主未能产生能够识别“新”抗原的抗体，它们就可以逃避宿主的反应。
重组产生的抗体多样性。es.m.wikipedia.org/wiki/File:Cambio_clase_recombinacion.PNG
-非同源重组
最后，存在不依赖于参与分子的序列相似性的重组过程。例如，在真核生物中，非同源末端的重组非常重要。
这在DNA片段中显示双带断裂的DNA片段中发生。这些细胞通过细胞与其他片段的连接（也有双带断裂）而被“修复”。
但是，这些分子不一定必须相似才能参与此重组过程。也就是说，通过修复损伤，细胞可以连接不相关的DNA，从而创建一个真正的新（重组）分子。
重组的重要性
重要原因：DNA复制和修复
重组可确保复制过程中和复制后DNA信息的保真度。重组通过这种超长的大分子在新的条带化过程中检测到DNA损伤。
由于每个频段都有自己的信息，以及互补频段的信息，因此重组可确保不会丢失任何信息。彼此充当对方的见证。同样，在二倍体生物中，同源染色体见证了其同级，反之亦然。
另一方面，一旦DNA被复制，该分子的损伤修复机制就改变了。有些是直接的（伤害是直接作用的），有些是间接的。
间接修复机制取决于重组的发生。也就是说，为了修复DNA分子中的损伤，使用了另一个同源分子。这将在修复性重组中作为模板，使其受到破坏。
结果很重要：遗传变异的产生
重组能够在减数分裂过程中产生巨大的染色体变异性。体细胞重组也会产生变异性，就像脊椎动物中的抗体一样。
在许多生物中，减数分裂是配子。在有性繁殖生物中，重组是产生变异性的最有效方法之一。
也就是说，对于自发突变和染色体分离，必须添加重组作为产生配子变异性的另一种元素。
另一方面，通过位点特异性重组整合噬菌体基因组有助于其宿主细菌基因组的重塑。
这促进了这一重要生物群的基因组变异性的产生和进化。
重组与健康
我们已经看到DNA可以修复，但不能修复它。实际上，几乎所有的东西都会破坏DNA，首先是未经纠正的错误复制。
但除此之外，DNA可能会受到紫外线，电离辐射，细胞呼吸产生的游离氧自由基以及我们的饮食，吸烟，呼吸，食入或触摸所破坏。
幸运的是，您不必为了保护DNA而放弃生命。必须放弃某些事情，但是大的工作是由单元本身完成的。这些检测DNA损伤及其修复的机制显然具有遗传基础，并且其不足会带来巨大的后果。
与同源重组缺陷有关的疾病包括，例如，布卢姆和沃纳综合症，家族性乳腺癌和卵巢癌等。
参考文献
- Alberts，B.，Johnson，AD，Lewis，J.，Morgan，D.，Raff，M.，Roberts，K.，Walter，P.（2014）细胞分子生物学（第六版）。WW Norton&Company，美国纽约。
- Bell，JC，Kowalczykowski，SC（2016）DNA重组的力学和单分子询问。生物化学年度评论，85：193-226。
- Prado，F.（）同源重组：《 Fork and Beyond》。基因，doi：10.3390 / genes9120603
- Griffiths，AJF，Wessler，R.，Carroll，SB，Doebley，J。（2015年）。《遗传分析导论》（第11版）。纽约：WH Freeman，美国纽约。
- Tock，AJ，Henderson，IR（2018）引发减数分裂重组的热点。遗传学前沿，doi：10.3389 / fgene.2018.00521
- Wahl，A.，Battesti，A.，Ansaldi，M.（2018）肠沙门氏菌中的噬菌体：重塑细菌宿主基因组和生理的驱动力吗？分子微生物学，doi：10.1111 / mmi.14167。
- Wright，WD，Shah，SS，Heyer，WD（2018）同源重组和DNA双链断裂的修复。Journal of Biological Chemistry，293：10524-10535