Recombinação ilegítima - Illegitimate recombination
A recombinação ilegítima , ou recombinação não homóloga , é o processo pelo qual dois segmentos de DNA de fita dupla não relacionados são unidos. Esta inserção de material genético que não se destina a ser adjacente tende a levar à quebra dos genes, fazendo com que a proteína que eles codificam não seja devidamente expressa. Uma das principais vias pelas quais isso ocorrerá é o mecanismo de reparo conhecido como união de extremidades não homólogas (NHEJ).
Descoberta
A recombinação ilegítima é um processo natural que foi descoberto pela primeira vez em E. coli . Descobriu-se que um segmento de DNA de 700-1400 pares de bases se inseriu nos operons gal e lac, resultando em uma forte mutação polar . Descobriu-se então que esse mecanismo tinha a capacidade de inserir outras sequências genéticas curtas em outros locais do genoma bacteriano, muitas vezes levando a uma mudança na expressão de genes vizinhos. Muitas vezes, isso faz com que os genes vizinhos simplesmente se desliguem. No entanto, alguns desses segmentos também tinham fortes sinais de início e parada que mudaram a regulação de genes vizinhos, levando a mudanças na quantidade de transcrição. O que diferenciava essa forma de recombinação genética daquelas dependentes de homologia genética era que o processo observado como ilegítimo não exigia o uso de segmentos homólogos de DNA. Apesar de não ser totalmente compreendido na época, foi reconhecido por ter potencial para gerar mudanças na evolução cromossômica.
Mecanismo
Em procariontes
Em procariotos, a recombinação ilegítima resulta em uma mutação da sequência genética do procarioto . Este processo assume diferentes formas em eucariotos, uma das quais são as deleções. Em uma mutação de deleção, o organismo procariótico sofre recombinação ilegítima, resultando na remoção de um segmento contínuo do código genético. No entanto, essa forma de mutação ocorre raramente entre os mutantes de origem natural, em vez daqueles que foram induzidos. A recombinação ilegítima também pode ocorrer devido à transdução de material genético de um bacteriófago . Nesse caso, um bacteriófago inserirá seu material genético em uma bactéria para que seja inserido no genoma bacteriano em um ponto independente da homologia genética. Outra forma de recombinação ilegítima em procariontes é a de mutações de duplicação de um genoma. Nesse caso, uma parte do genoma parental é inserida várias vezes no genoma. Essa duplicação insere o material genético na mesma orientação ou oposta aos segmentos parentais originais, pois não é orientada por homologia.
Em eucariotos
O mecanismo de recombinação ilegítima é o da união final não homóloga, na qual duas fitas de DNA que não compartilham homologia serão unidas pela maquinaria de reparo do gene. Após o reconhecimento de uma quebra de fita dupla, um complexo de proteínas manterá as duas fitas suficientemente próximas para permitir o reparo das fitas. Em seguida, as extremidades do DNA são reparadas de forma que quaisquer nucleotídeos incorretos ou danificados sejam removidos. Uma vez que isso aconteça, as fitas podem ser ligadas umas às outras de modo que sejam uma única fita de DNA que antes não era adjacente. Esse processo é comum para células eucarióticas e tende a atuar como um mecanismo de reparo, mas pode levar a essas mutações se ocorrer recombinação ilegítima. A recombinação ilegítima freqüentemente tomará a forma de grandes aberrações cromossômicas dentro de um organismo eucariótico, pois ele possui segmentos de DNA muito maiores do que as células procarióticas. A partir dessa extremidade não homóloga, a junção pode causar recombinação ilegítima que cria mutações de inserção e deleção nos cromossomos, bem como a translocação de um segmento cromossômico para o de outro cromossomo. Essas mudanças em grande escala no cromossomo em organismos eucarióticos tendem a ter efeitos deletérios sobre o organismo, em vez de conferir um tipo de vantagem genética.
Efeitos deletérios nos organismos
A recombinação ilegítima muitas vezes tem efeitos deletérios em um organismo, pois resulta em uma mudança em grande escala na sequência genética de um organismo. Essas mudanças resultarão em mutações, pois a junção de DNA não baseada na homologia, na maioria das vezes, colocará elementos genéticos em locais nos quais eles não haviam sido colocados anteriormente. Isso pode interromper a função de genes que podem ser essenciais para o funcionamento de um organismo. No caso do câncer, verificou-se que os tumores podem ser o resultado de recombinação ilegítima, resultando na formação de grampo de cabelo que altera a função do gene dentro do genoma das células tumorais.
Formulários
A recombinação ilegítima é uma ferramenta que pode ser usada em laboratório e também uma ferramenta de pesquisa útil. A recombinação ilegítima pode gerar mutagênese aleatória para gerar uma alteração aleatória da sequência genética de um organismo. A indução dessa mutagênese permite o estudo de uma sequência genética por meio da criação de uma mutação em um segmento genético que altera a função desse segmento genético. Isso permite o estudo da função do gene por meio da análise das diferenças entre mutantes e organismos naturais para interpretar a qual processo um gene está ligado.