¿Qué es la recombinación genética?
Es el proceso por el cual una cadena de material genético (generalmente ADN, pero también puede ser ARN) se corta y luego se une a una molécula diferente de material genético. En los eucariontes, la recombinación ocurre generalmente durante la meiosis de la reproducción sexual3 (el proceso por el cual los eucariontes generan gametos), como la reticulación cromosómica entre cromosomas apareados. Este proceso lleva a que la descendencia tenga diferentes combinaciones de genes de sus progenitores y puede producir alelos quiméricos. En la biología evolutiva, se cree que esta mezcla de genes tiene varias ventajas, incluyendo permitir que los organismos se reproduzcan sexualmente y evitar el trinquete de Muller. En los vertebrados, también existe un tipo especial de recombinación genética en las células B y T del sistema inmunológico, llamada recombinación V (D) J, que es responsable de generar la tremenda variabilidad de los anticuerpos y la respuesta de las células T del receptor necesario. Por lo general, es típico de los virus, que lo utilizan para integrarse en el genoma del huésped.
Reticulación de segmentos de ADN entre cromosomas homólogos, modificando la distribución de los genes en relación a los de la célula progenitora. Ocurre durante la meiosis. Su expresión citológica es cruzada.
Ejemplo:
RRLL x rrll se cruza (ojos rojos RR, alas largas LL, ojos morados rr, alas cortas ll), entonces la hembra de F1 se cruza con un rrll masculino. Las proporciones eran diferentes de las de los genes que se transmitían de forma independiente. Esto se explica asumiendo que los genes estaban vinculados a los caracteres estudiados y que habría un intercambio de genes entre los cromosomas homólogos durante la formación de los gametos. Este intercambio ocurre durante la meiosis.
Tipos de recombinación genética
Existen varios tipos de recombinación genética en las células eucariotas:
Recombinación homóloga
La recombinación homóloga (también llamada recombinación general) ocurre durante la profase I de la meiosis y ocurre entre regiones largas de ADN cuyas secuencias son homólogas, es decir, muy similares pero no idénticas.
1. Reticulación cromosómica: Se llama recombinación entre cromosomas apareados, generalmente durante la meiosis. Durante la profase I, en la subfase de paquiseda, las cuatro cromátidas disponibles se colocan muy cerca unas de otras. En este arreglo, los sitios homólogos en las dos cromátidas pueden coincidir e intercambiar información genética.
Dado que la recombinación puede ocurrir en cualquier parte del cromosoma, la frecuencia de recombinación entre dos puntos depende de la distancia entre ellos. Por lo tanto, para los genes suficientemente separados en el mismo cromosoma, la frecuencia de recombinación es lo suficientemente alta como para destruir la correlación entre los alelos recombinantes.
2. En las células B: Las células B del sistema inmunológico realizan una recombinación genética llamada cambio de clase de inmunoglobulina. Es un mecanismo biológico que cambia un anticuerpo de una clase a otra, por ejemplo, de un isotipo llamado IgM a otro llamado IgG.
3. Conversión de genes: En la conversión genética, una sección del material genético se copia de un cromosoma a otro, pero deja el cromosoma del donante sin cambios.
Recombinación no homóloga
Puede producirse una recombinación entre secuencias de ADN que no contengan secuencias homólogas. Esto se conoce como recombinación no homóloga. Rara vez se presenta en procariotas y levaduras, pero es más común en células de mamíferos.
Recombinación específica del sitio
Este otro tipo de recombinación ocurre al descomponer y posteriormente unir regiones de homología corta y específica de dos ADNs diferentes, o dentro de la misma molécula. Ocurre en virus (por ejemplo, bacteriófagos T4) y plásmidos.
Importancia de la recombinación genética
La recombinación garantiza la fidelidad de la información del ADN durante y después del proceso de replicación. La recombinación detecta el daño del ADN durante el proceso de creación de nuevas bandas en esta macromolécula extremadamente larga.
Debido a que cada banda tiene su propia información y la de su complemento, la recombinación asegura que no se pierda ninguna. Cada uno actúa como testigo del otro. De la misma manera, en los organismos diploides, un cromosoma homólogo presencia a su hermano y viceversa.
Por otro lado, una vez que el ADN ha sido replicado, los mecanismos para reparar el daño a esta molécula son variados. Algunos son directos (actúan directamente sobre la lesión) y otros son indirectos.
Los mecanismos de reparación indirecta dependen de la recombinación a realizar. Es decir, para reparar el daño en una molécula de ADN, se utiliza otra molécula homóloga. Esto actuaría en la recombinación reparadora como un molde que sufrió daños.
La recombinación es capaz de crear una enorme variabilidad cromosómica durante la meiosis. La recombinación somática también genera variabilidad, como en el caso de los anticuerpos de los vertebrados.
En muchos organismos, la meiois es gammática. En organismos con reproducción sexual, la recombinación es una de las formas más poderosas de generar variabilidad.
Es decir, para la mutación espontánea y la segregación de cromosomas, es necesario añadir la recombinación como otro elemento que genera la variabilidad gamma.
La integración de los genomas de los bacteriófagos por recombinación específica de síntomas, por otro lado, ha contribuido a la remodelación del genoma de la bacteria huésped.
Esto contribuyó a la generación de la variabilidad y evolución genómica de este importante grupo de seres vivos.
Recombinación y salud
Hemos visto que el ADN puede ser reparado, pero no lo que lo daña. De hecho, casi todo puede dañar el ADN, empezando con una réplica defectuosa que no se corrige.
Pero además, el ADN puede dañar la luz UV, la radiación ionizante, los radicales libres de oxígeno de la respiración celular, y lo que comemos, fumamos, respiramos, comemos o tocamos.
Afortunadamente, usted no tiene que dejar de vivir para proteger el ADN. Es necesario renunciar a ciertas cosas, pero el gran trabajo lo hace la misma célula. Estos mecanismos para detectar el daño del ADN y su reparación, obviamente, tienen una base genética y su deficiencia, enormes consecuencias.
Los defectos relacionados en las enfermedades de recombinación homóloga incluyen, por ejemplo, el síndrome de Bloom y Werner, el cáncer de mama y de ovario familiar, etc.
Recombinación meiótica
Los modelos moleculares de recombinación meiótica han evolucionado a lo largo de los años, proporcionando así una gran cantidad de pruebas. Una comprensión fundamental del mecanismo de recombinación meiótica es crucial para resolver el problema de la función adaptativa del sexo, una cuestión que no se ha resuelto en biología. Un modelo que refleja el entendimiento actual fue presentado por Anderson y Sekelsky y se describe en la primera figura de este artículo. La figura muestra que dos de las cuatro cromátidas presentes en la meiosis (profase I) están emparejadas entre sí y son capaces de interactuar. La recombinación, en esta versión del modelo, se inicia con una rotura de doble cinta que se muestra en la molécula de ADN (cromátida). Sin embargo, otros tipos de daño al ADN también pueden iniciar la recombinación. Por ejemplo, la reticulación entre cadenas (causada por la exposición a un agente de reticulación como la mitomicina C) puede ser reparada por CFR.
Reparación recombinante
La reparación recombinante requiere la presencia de una secuencia idéntica o casi idéntica que se utiliza como modelo para reparar la rotura. La maquinaria enzimática responsable de este proceso es casi idéntica a la maquinaria responsable de cruzar los cromosomas durante la meiosis. Esta ruta permite reparar un cromosoma dañado utilizando un cromosoma hermano (disponible en G2 después de la replicación del ADN) o un cromosoma homólogo como modelo.