La recombinaison génétique est l'échange de matériel génétique entre différents organismes. Il en résulte la production d'une progéniture avec des combinaisons de traits qui diffèrent de celles trouvées chez les deux parents. La plupart de ces échanges génétiques se produisent naturellement.
Comment ça se passe
La recombinaison des gènes commence à la suite de la séparation des gènes lors de la formation des gamètes lors de la méiose, de la fécondation et du croisement. Le croisement permet aux allèles des molécules d'ADN de changer de position d'un segment chromosomique homologue à un autre. La recombinaison est responsable de la diversité génétique d'une espèce ou d'une population.
Structure chromosomique
Les chromosomes sont situés à l'intérieur du noyau des cellules. Ils sont formés à partir de la chromatine, une masse de matériel génétique constituée d'ADN qui est étroitement enroulée autour de protéines appelées histones. Le chromosome est généralement monocaténaire et se compose d'une région centromère qui relie les régions longues et courtes.
Duplication de chromosomes
Quand une cellule entre dans son cycle de vie, ses chromosomessont dupliqués par réplication de l'ADN en vue de la division. Chaque chromosome dupliqué est constitué de deux chromosomes identiques, appelés chromatides sœurs. Ils sont associés à la région du centromère. Lorsque les cellules se divisent, des ensembles appariés se forment. Ils consistent en un chromosome (homologue) de chaque parent.
Échange chromosomique
La recombinaison génique lors du croisement a été décrite pour la première fois par Thomas Hunt Morgan. Chez les eucaryotes, elle est facilitée par le croisement des chromosomes. Le processus de croisement donne à la progéniture différentes combinaisons de gènes et peut produire de nouveaux allèles chimériques. Cela permet aux organismes à reproduction sexuée d'éviter le cliquet de Moeller, dans lequel les génomes d'une population asexuée accumulent des délétions génétiques de manière irréversible.
Pendant la prophase I, les quatre chromatides sont étroitement connectées. Dans cette formation, des sites homologues sur deux molécules peuvent s'apparier étroitement et échanger des informations génétiques. La recombinaison génique peut se produire n'importe où le long du chromosome. Sa fréquence entre deux points dépend de la distance qui les sépare.
Signification
Suivre le mouvement des gènes à la suite de croisements s'est avéré très utile pour les généticiens. Cela permet de déterminer la distance qui sépare deux gènes sur un chromosome. La science peut également utiliser cette méthode pour déduire la présence de certains gènes. Une molécule dans une paire liée sert de marqueur pour détecter la présence de l'autre. Il est utilisé pour détecter la présence d'agents pathogènesgènes.
La fréquence de recombinaison entre deux locus observés est la valeur d'intersection. Cela dépend de la distance mutuelle des foyers génétiques observés. Pour tout ensemble fixe de conditions environnementales, la recombinaison dans une région particulière de la structure de la liaison (le chromosome) a tendance à être constante. Il en va de même pour la valeur d'intersection, qui est utilisée lors de la génération de cartes génétiques.
Méiose
Le croisement chromosomique implique l'échange de chromosomes appariés hérités de chaque parent. La méiose, en tant que base de la recombinaison des gènes, joue un rôle important dans ce processus. Les modèles moléculaires de ce processus ont évolué au fil des ans à mesure que les preuves se sont accumulées. Le nouveau modèle démontre que deux des quatre chromatides présentes au début de la méiose (prophase I) sont appariées entre elles et sont capables d'interagir. La recombinaison des chromosomes et des gènes s'y déroule. Cependant, les explications de la fonction adaptative de la méiose qui se concentrent uniquement sur l'intersection sont insuffisantes pour la plupart des événements d'échange.
Mitose et chromosomes non homologues
Dans les cellules eucaryotes, le croisement peut également se produire pendant la mitose. Il en résulte deux cellules avec un matériel génétique identique. Tout croisement qui se produit entre des chromosomes homologues en mitose ne produit pas une nouvelle combinaison de gènes.
Le croisement qui se produit dans des chromosomes non homologues peut produire une mutation connue sous le nom detranslocation. Cela se produit lorsqu'un segment d'un chromosome se sépare et se déplace vers une nouvelle position sur une molécule non homologue. Ce type de mutation peut être dangereux car il conduit souvent au développement de cellules cancéreuses.
Conversion des gènes
Lorsque les gènes sont transformés, une partie du matériel génétique est copiée d'un chromosome à l'autre sans changer de donneur. La conversion génétique se produit à une fréquence élevée dans l'emplacement réel. C'est le processus par lequel une séquence d'ADN est copiée d'une hélice à une autre. La recombinaison des gènes et des chromosomes a été étudiée dans des croisements fongiques, où il convient d'observer les quatre produits de méioses individuelles. Les événements de conversion génique peuvent être distingués comme des écarts dans la division cellulaire individuelle par rapport à la ségrégation normale 2: 2.
Génie génétique
La recombinaison de gènes peut être artificielle et délibérée. Il est utilisé sur des fragments d'ADN disparates, provenant souvent d'organismes différents. Ainsi, l'ADN recombinant est obtenu. La recombinaison artificielle peut être utilisée pour ajouter, supprimer ou modifier les gènes d'un organisme. Cette méthode est importante pour la recherche biomédicale dans le domaine du génie génétique et des protéines.
Récupération recombinante
Au cours de la mitose et de la méiose, l'ADN endommagé par divers facteurs exogènes peut être sauvé par l'étape de réparation homologue (HRS). Chez l'homme et les rongeurs, une carence en produits géniques nécessaires au FGF pendant la méiose provoque l'infertilité.
Bactériesla transformation est le processus de transfert de gènes qui se produit généralement entre des cellules individuelles de la même espèce. Cela implique l'intégration de l'ADN du donneur dans le chromosome du receveur par recombinaison génétique. Ce processus est une adaptation pour réparer les cellules endommagées. La transformation peut bénéficier aux bactéries pathogènes en permettant la réparation des dommages à l'ADN qui se produisent dans l'environnement inflammatoire et oxydatif associé à l'infection de l'hôte.
Lorsque deux virus ou plus, chacun contenant des dommages génomiques mortels, infectent la même cellule hôte, les génomes peuvent s'accoupler et traverser le FGP pour produire une progéniture viable. Ce processus est appelé réactivation de la multiplicité. Il a été étudié dans plusieurs virus pathogènes.
Recombinaison dans les cellules procaryotes
Les cellules procaryotes, comme les bactéries unicellulaires sans noyau, subissent également une recombinaison génétique. Dans ce cas, les gènes d'une bactérie sont inclus dans le génome d'une autre par croisement. La recombinaison bactérienne est réalisée par les processus de conjugaison, de transformation ou de transduction.
Dans la conjugaison, une bactérie est reliée à une autre par une structure tubulaire protéique. Au cours du processus de transformation, les procaryotes prélèvent l'ADN de l'environnement. Ils proviennent le plus souvent de cellules mortes.
Dans la transduction, l'ADN est échangé par un virus qui infecte les bactéries, connu sous le nom de bactériophage. Une fois la cellule étrangère internalisée par conjugaison, transformation ou transduction,la bactérie peut insérer ses segments dans son propre ADN. Ce transfert s'effectue par croisement et conduit à la création d'une cellule bactérienne recombinante.
