Войти
Горячие точки рекомбинации представляют собой области в геноме, которые демонстрируют повышенные скорости рекомбинации по сравнению с нейтральным ожиданием. Скорость рекомбинации внутри горячих точек может быть в сотни раз выше, чем в окружающей области. Горячие точки рекомбинации возникают в результате более высокого образования разрывов ДНК в этих областях и относятся как к митотическим, так и к мейотическим клеткам. Это наименование может относиться к событиям рекомбинации, возникающим в результате неравномерного распределения запрограммированных двухцепочечных разрывов мейоза.
Мейотическая рекомбинация посредством кроссинговера считается механизмом, с помощью которого клетка способствует правильной сегрегации гомологичных хромосом и восстановлению повреждений ДНК. Для кроссинговера требуется двухцепочечный разрыв ДНК с последующим вторжением цепи в гомолог и последующей репарацией. Сайты инициации рекомбинации обычно идентифицируются путем картирования событий кроссинговера посредством анализа родословных или посредством анализа неравновесия по сцеплению. Нарушение равновесия по сцеплению выявило более 30 000 горячих точек в геноме человека. У людей среднее количество событий кроссоверной рекомбинации на одну точку пересечения составляет один кроссовер на 1300 мейозов, а самая экстремальная горячая точка имеет частоту кроссовера один на 110 мейозов.
Рекомбинация может также возникают из-за ошибок в репликации ДНК, которые приводят к геномным перестройкам. Эти события часто связаны с патологией. Тем не менее, геномная перестройка также считается движущей силой эволюционного развития, поскольку она дает начало новым комбинациям генов. Горячие точки рекомбинации могут возникать в результате взаимодействия следующих селективных сил: преимущества стимулирования генетического разнообразия посредством геномной перестройки в сочетании с отбором, действующим для поддержания благоприятных комбинаций генов.
ДНК содержит «хрупкие» сайты »в последовательности, которые более склонны к рекомбинации. Эти хрупкие сайты связаны со следующими повторами: CGG-CCG, GAG-CTG, GAA-TTC и GCN-NGC. Эти хрупкие участки консервативны у млекопитающих и дрожжей, что позволяет предположить, что нестабильность вызвана чем-то, присущим молекулярной структуре ДНК, и связана с нестабильностью повторения ДНК. Считается, что эти хрупкие сайты образуют структуры шпильки на отстающей цепи во время репликации из спаривания оснований одноцепочечной ДНК с самим собой в области тринуклеотидного повтора. Эти шпилечные структуры вызывают разрывы ДНК, которые приводят к более высокой частоте рекомбинации на этих сайтах.
Считается, что горячие точки рекомбинации также возникают из-за структуры хромосомы более высокого порядка, которая делает некоторые области хромосомы более доступными для рекомбинации, чем другие. У мышей и дрожжей был идентифицирован сайт инициации двухцепочечного разрыва, расположенный в общей характеристике хроматина: триметилирование лизина 4 гистона H3 (H3K4me3 ).
Горячие точки рекомбинации, по-видимому, не связаны исключительно с расположением последовательностей ДНК или структура хромосомы. В качестве альтернативы, сайты инициации горячих точек рекомбинации могут быть закодированы в геноме. Путем сравнения рекомбинации между разными линиями мышей локус Dsbc1 был идентифицирован как локус, который способствует спецификации сайтов инициации в геноме по крайней мере в две горячие точки рекомбинации. Дополнительное картирование кроссинговера расположило локус Dsbc1 в области от 12,2 до 16,7 Mb хромосомы 17 мыши, которая содержит ген PRDM9. Ген PRDM9 кодирует гистон-метилтрансферазу в области Dsbc1, что свидетельствует о неслучайной генетической основе сайтов инициации рекомбинации у мышей. Быстрая эволюция гена PRDM9 объясняет наблюдение, что человек и ци У мпанзе мало общих горячих точек рекомбинации, несмотря на высокий уровень идентичности последовательностей.
Гомологичная рекомбинация в функциональных областях ДНК сильно стимулируется транскрипцией, как наблюдалось в ряде различных организмов. Связанная с транскрипцией рекомбинация, по-видимому, обусловлена, по крайней мере частично, способностью транскрипции открывать структуру ДНК и повышать доступность ДНК для экзогенных химических веществ и внутренних метаболитов, которые вызывают рекомбиногенные повреждения ДНК. Эти находки предполагают, что рекомбинация, связанная с транскрипцией, может вносить значительный вклад в образование горячих точек рекомбинации.
