Khác biệt giữa các bản “Tái tổ hợp tương đồng”

(→‎Lược sử nghiên cứu: Biên soạn tiếp)
'''Tái tổ hợp tương đồng''' là một kiểu tái tổ hợp gen trong đó các trình tự nuclêôtit của hai đoạn ADN tương ứng nhau được trao đổi cho nhau.
Thuật ngữ này xuất xứ từ tiếng Anh '''homologous recombination''' (viết tắt: HR, tức là tái tổ hợp tương đồng) dùng để chỉ trao đổi các đoạn ADN tương ứng nhau giữa hai nhiễm sắc thể tương đồng.<ref name=":0">{{Chú thích web|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3087377/|tiêu đề=Xuan Li & Wolf-Dietrich Heyer: 'Homologous recombination in DNA repair and DNA damage tolerance'|website=}}</ref><sup>,</sup> <ref>Campbell: 'Sinh học' - NXB Giáo dục, 2010.</ref>
 
Vì quá trình này diễn ra trong giảm phân, nên cũng còn gọi là tái tổ hợp giảm phân (meiotic recombination).<ref>{{Chú thích web|url=https://www.nature.com/scitable/topicpage/meiosis-genetic-recombination-and-sexual-reproduction-210|tiêu đề=Clare O'Connor: 'Meiosis, Genetic Recombination, and Sexual Reproduction'|website=}}</ref>
==Lược sử nghiên cứu==
*Năm 1905, [[William Bateson]], [[Edith Rebecca Saunders]] và [[Reginald Punnett]] đã phát hiện một số ngoại lệ không tuân theo [[quy luật Mendel]] mới được phát hiện lại cách đó không lâu. Trong đó nổi bật là thí nghiệm trên cây đậu thơm: Cây PpLl tự thụ phấn không sinh ra kiểu hình phân li theo tỉ lệ 9:3:3:1, mà lại là xấp xỉ 14:1:1:3. Họ đã giả thuyết rằng các gen P/p và L/l là "cặp đôi" với nhau (xem chi tiết ở trang [[Gen liên kết]]).
*Nhưng sau đó, vào khoảng năm 1910 - 1915, [[Thomas Hunt Morgan]] đã phát hiện và giải thích cơ chế đó là do [[gen hoán vị]]. Trong quá trình này, đoạn nhiễm sắc thể mang các gen trên cặp nhiễm sắc thể không chị em đã đổi chỗ cho nhau. Nghĩa là đoạn nhiễm sắc thể này chuyển vị sang vị trí tương ứng trên nhiễm sắc thể kia và ngược lại, do đó sự trao đổi "có đi, có lại" giữa hai nhiễm sắc thể tương đồng, tạo ra biến dị "tái tổ hợp" (hình 1).
*Bởi thế, sau này xuất hiện thuật ngữ '''tái tổ hợp tương đồng''' để chỉ bản chất tế bào học của hiện tượng này là trao đổi vật chất di truyền (mà sau này mới xác định chính hxascxác là ADN) giữa hai nhiễm sắc thể tương đồng với nhau.
*Vào khoảng cuối những năm 1940, Harriet Creighton và nhất là [[Barbara McClintock]] đã chứng minh chi tiết hơn sự trao đổi chéo xảy ra trong quá trình giảm phân ở nhiều loài sinh vật nhân thực.<ref>{{Chú thích web|url=https://www.nature.com/scitable/topicpage/thomas-hunt-morgan-genetic-recombination-and-gene-496|tiêu đề=Ingrid Lobo & Kenna Shaw: 'Thomas Hunt Morgan, Genetic Recombination and Gene Mapping'|website=}}</ref>
*Đến năm 1947, nhà vi sinh vật học Joshua Lederberg (hình 2) đã chứng minh vi khuẩn cũng có khả năng giống như sinh sản hữu tính, trong đó có tái tổ hợp gen và đã giành giải Nobel năm 1958.<ref>{{Chú thích web|url=https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1958/summary/|tiêu đề=The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1958.|website=}}</ref>
 
[[Tập tin:Joshua Lederberg crop.jpg|thế=|nhỏ|Hình 2: Joshua Lederberg.]]
*Thời gian tiếp theo là những công trình nghiên cứu về tái tổ hợp ở cấp độ phân tử, trong đó nổisớm bậtnhất là mô hình của Robin Holliday (1964) dựa trên các nghiên cứu của mình về tái tổ hợp ở [[nấm]] (Fungi) và mô hình DSBR của Jack Szostak và cộng sự (1983) v.v. Xem chi tiết hơn về các mô hình nàytrangphần [[gen hoán vị]]dưới.
 
==Đặc điểm chính==
*Tái tổ hợp tương đồng (HR) là một kiểu tái tổ hợp gen (cũng gọi là [[tái tổ hợp di truyền]]), bao hàm hai sự việc đồng thời:
==Cơ chế tái tổ hợp tương đồng==
===Sinh vật nhân thực===
 
(còn tiếp)
* [[Sinh vật nhân thực]] (Eukaryota, cũng gọi là sinh vật nhân chuẩn) có các [[nhiễm sắc thể]], thường tồn tại thành từng cặp tương đồng (HR). Sự tiếp hợp dẫn đến bắt chéo giữa các cặp nhiễm sắc thể tương đồng là cần thiết cho sự phân chia tế bào để [[hình thành giao tử]]. Trong quá trình này, tế bào tái tổ hợp tương đồng qua cơ chế trình bày ở trang [[gen hoán vị]], trong đó sợi đôi ADN bị đứt (tự nhiên hoặc do đột biến) sẽ được sửa chữa lại để tránh bị sai sót và hỏng trình tự nuclêôtit trong quá trình nhân đôi, dẫn đến sự tái sắp xếp lại các trình tự nuclêôtit đó ở nhiễm sắc thể. Ngoài ra, việc sửa chữa ADN này còn tạo ra sự đa dạng di truyền trong giảm phân, có lợi cho quá trình tiến hoá.
* Theo những ngiên cứu gần đây, sự tái tổ hợp kết hợp với sửa chữa như thế không phải có thể xảy ra ở bất cứ vị trí nào trên ADN của nhiễm sắc thể, mà chỉ những vị trí xác định gọi là '''điểm nóng tái tổ hợp''' (recombination hotspots).<ref>{{Chú thích web|url=https://www.nature.com/scitable/content/Meiotic-recombination-hot-spots-and-cold-spots-35624|tiêu đề=Meiotic recombination hot spots and cold spots.|website=}}</ref> Sự bắt chéo các nhiễm sắc thể thường bắt đầu chỉ khi có prôtêin gọi là Spo11 tạo ra một chỗ đứt trong chuỗi kép ADN đích (mục tiêu).<ref>Keeney S, Giroux CN, Kleckner N: "Meiosis-specific DNA double-strand breaks are catalyzed by Spo11, a member of a widely conserved protein family"</ref> Thường thì "điểm nóng" này định vị trên đoạn ADN có chiều dài khoảng 1.000 - 2.000 bp.
* Mô hình/con đường tái tổ hợp có khá nhiều, mỗi mô hình/con đường là một giả thuyết xây dựng trên các dữ liệu khoa học, thích hợp với những giai đoạn nhất định trong chu kì tế bào:
** Mô hình sớm nhất là mô hình Holliday (xem ở trang [[gen hoán vị]] có giới thiệu sơ lược).
** Mô hình thứ ba là [[con đường SDSA]] (viết tắt từ synthesis-dependent strand annealing).<ref name=":1">{{Chú thích web|url=https://www.nature.com/scitable/content/repair-of-dna-double-strand-breaks-by-41523|tiêu đề=Repair of DNA double-strand breaks by DSBR and SDSA.|website=}}</ref>
** [[Mô hình DSBR]] (viết tắt từ double-strand break repair) bổ sung cho con đường SDSA ở giai đoạn sau khi cắt bỏ, xâm nhập và tổng hợp sợi ADN.<ref name=":1" /> (xem giới thiệu sơ lược ở trang [[gen hoán vị]] và hình 3 dưới đây).
** Con đường SDSA (viết tắt từ synthesis-dependent strand annealing) mô tả có sợi ADN 3 xâm nhập dọc theo 2 sợi đôi ADN nhờ ADN pôlymêraza rồi được giải phóng khi "ngã tư Holliday" hình thành và qua một quá trình được gọi là di chuyển nhánh (hình 3, phải).
** Con đường SSA (viết tắt từ single-strand annealing) mô tả sự tái tổ hợp tương đồng có sửa chữa đứt sợi đôi ADN giữa hai trình tự lặp lại (hình 4).
** Con đường BIR (viết tắt từ Break-induced replication) là con đường tái tổ hợp tương đồng (HR) có sửa chữa các điểm đứt ADN chỉ có một đầu, nghĩa là việc sửa chữa xảy ra ở chạc nhân đôi (chạc chữ Y theo cách dịch ở ta <ref>SGK "Sinh học 12" - NXB Giáo dục, 2016.</ref>) khi bị hỏng mà vẫn cho phép chóp nhiễm sắc thể (telomere) vẫn kéo dài đạt yêu cầu ngay cả khi không có enzym telômêraza.<ref>{{Chú thích web|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3915057/|tiêu đề=Break-induced replication: functions and molecular mechanism|website=}}</ref>
 
<gallery>
[[Tập tin:Joshua Lederberg crop.jpg|thế=|nhỏ|Hình 2: Joshua Lederberg.]]
Tập tin:HR schematic diagram.svg|Hình 3. Con đường DSBR và SDSA ban đầu tương tự nhau, sau phân tách. DSBR thường dẫn đến trao đổi ché (dưới cùng bên trái), còn SDSA lại không trao đổi chéo (dưới cùng bên phải).
Tập tin:SingleStrandAnnealing animated.svg|Hình 4: Con đường SSA xảy ra giữa hai trình tự lặp lại (màu tím) trên cùng một đoạn ADN dẫn đến mất thông tin di truyền.
</gallery>
 
=== Ở vi khuẩn ===
CÒN TIẾP
 
== Nguồn trích dẫn ==