Het belangrijkste verschil tussen homologe recombinatie en niet-homologe recombinatie is dat homologe recombinatie plaatsvindt door invasie van strengen om recombinante chromosomen te produceren, terwijl niet-homologe recombinatie plaatsvindt via eindverwerking om dubbelstrengs breuken af te dichten.
Recombinatie is een belangrijk proces voor genomische evolutie en diversificatie. Het proces waarbij beschadigd DNA wordt gerepareerd, is het mechanisme van genetische recombinatie. Homologe recombinatie bestaat uit een reeks onderling gerelateerde routes die helpen bij het repareren van dubbelstrengs DNA-breuken en crosslinks tussen strengen. Niet-homologe recombinatie is een route die ook wordt geassocieerd met dubbelstrengs DNA-herstel, vooral bij hogere eukaryoten.
Wat is homologe recombinatie?
Homologe recombinatie is een soort genetische recombinatie die plaatsvindt tijdens meiose. De gepaarde chromosomen van mannelijke en vrouwelijke ouders worden uitgelijnd tijdens homologe recombinatie, zodat vergelijkbare DNA-sequenties van gepaarde chromosomen elkaar kruisen. Dit staat bekend als strandinvasie. Dergelijke kruisingen resulteren in het verschuiven van genetisch materiaal, waardoor genetische variatie tussen nakomelingen ontstaat. Homologe recombinatie wordt voornamelijk gebruikt om schadelijke breuken in het DNA te herstellen via een proces dat homologe recombinatieherstel wordt genoemd. Dergelijk DNA-herstel resulteert meestal in non-crossover-producten, waardoor het beschadigde DNA-molecuul wordt hersteld zoals het was vóór de dubbelstrengs breuk.
Figuur 01: Homologe recombinatie
Homologe recombinatie wordt gebruikt tijdens horizontale genoverdracht om genetisch materiaal uit te wisselen tussen verschillende bacterie- en virussen. Homologe recombinatie is geconserveerd tussen alle domeinen en ook in DNA- en RNA-virussen. Homologe recombinatie is dus bijna een universeel biologisch mechanisme. Dit wordt sterk geassocieerd met een verhoogde vatbaarheid voor kanker, gentargeting en gentherapie. Het is essentieel bij celdeling in eukaryoten. Homologe recombinatie herstelt DNA-schade veroorzaakt door ioniserende straling of schadelijke chemicaliën. Naast DNA-herstel helpt het ook om genetische diversiteit te produceren door middel van meiotische celdeling om gespecialiseerde gameetcellen te worden.
Wat is niet-homologe recombinatie?
Niet-homologe recombinatie is een route die DNA-dubbelstrengsbreuken herstelt. Het wordt niet-homoloog genoemd omdat de breukeinden direct ligeren zonder dat een homologe matrijs nodig is. Deze route wordt meestal geleid door korte DNA-sequenties die microhomologieën worden genoemd. Deze bestaan in enkelstrengs uitsteeksels aan de uiteinden van dubbelstrengs DNA-breuken.
Figuur 02: Niet-homologe recombinatie
Niet-homologe recombinatie herstelt de breuk nauwkeurig wanneer deze uitsteeksels perfect compatibel zijn. Ongepaste niet-homologe recombinatie leidt tot translocatie en telomeerfusie in tumorcellen. Niet-homologe recombinatieroute bestaat in bijna alle biologische systemen en is de belangrijkste dubbelstrengs breukherstelroute bij zoogdieren. Tijdens de inactivatie van deze route worden de dubbelstrengs breuken gerepareerd door een meer foutgevoelige route. Reparaties via deze route leiden tot de deletie van DNA-sequenties tussen microhomologieën. Archaea en bacteriën missen een niet-homologe route. Daarentegen gebruiken eukaryoten een aantal eiwitten tijdens niet-homologe recombinatieroute. Dit gebeurt in stappen zoals eindbinding en tethering, eindverwerking en ligatie.
Wat zijn de overeenkomsten tussen homologe recombinatie en niet-homologe recombinatie?
- Homologe en niet-homologe recombinatie zijn genetische recombinante routes.
- Beiden repareren dubbelstrengige breuken in DNA.
- Recombinatie vindt plaats tussen DNA-strengen tijdens beide processen.
- Bovendien vinden ze voornamelijk plaats in eukaryoten.
- Ze zijn belangrijk bij gentargeting en gentherapie.
Wat is het verschil tussen homologe recombinatie en niet-homologe recombinatie?
Homologe recombinatie vindt plaats door invasie van strengen om recombinante chromosomen te produceren, terwijl niet-homologe recombinatie plaatsvindt door eindverwerking om dubbelstrengige breuken af te dichten. Dit is dus het belangrijkste verschil tussen homologe recombinatie en niet-homologe recombinatie. Ook vindt homologe recombinatie plaats tussen lange DNA-strengen, terwijl niet-homologe recombinatie wordt geleid door korte DNA-sequenties. Bovendien vindt homologe recombinatie plaats in eukaryoten, bacteriën en virussen, terwijl niet-homologe recombinatie voornamelijk in eukaryoten plaatsvindt.
De onderstaande infographic presenteert de verschillen tussen homologe recombinatie en niet-homologe recombinatie in tabelvorm voor vergelijking naast elkaar.
Samenvatting – Homologe versus niet-homologe recombinatie
Homologe recombinatie is een soort genetische recombinatie die plaatsvindt tijdens meiose waarbij een sjabloon nodig is. Ondertussen is niet-homologe recombinatie een route die DNA-dubbelstrengsbreuken herstelt. Het wordt niet-homoloog genoemd omdat de breukeinden direct ligeren zonder dat een homologe matrijs nodig is. Bovendien vindt homologe recombinatie plaats door invasie van strengen om recombinante chromosomen te produceren. Terwijl de niet-homologe recombinatie plaatsvindt door eindverwerking om dubbelstrengs breuken af te dichten. Bovendien vindt homologe recombinatie plaats tussen lange DNA-strengen en in eukaryoten, bacteriën en virussen. Maar niet-homologe recombinatie wordt geleid door korte DNA-sequenties en gebeurt voornamelijk in eukaryoten. Dit vat dus het verschil samen tussen homologe recombinatie en niet-homologe recombinatie.
