Entendiendo el Modelo de Holliday y la Recombinación Homóloga: Proceso Detallado

Modelo de Holliday y Recombinación Homóloga

El Modelo de Holliday explica la recombinación genética a través de una serie de pasos clave:

1. Invasión de las Cadenas

Se forman regiones cortas iniciales de emparejamiento de bases entre los dos dúplex de ADN recombinante. Un extremo saliente 3' de la molécula de ADN rota "invade" una molécula de ADN similar o idéntica que no está rota.

Este proceso ocurre cuando una región monocatenaria de ADN originada en una molécula progenitora se aparea con su cadena complementaria en la molécula de ADN dúplex homóloga. Como consecuencia de la invasión, se generan regiones de ADN dúplex nuevo: este ADN, que contiene algunos pares de bases mal apareados, se llama ADN heteroduplex.

2. Migración de las Ramas

La unión de Holliday se mueve a lo largo del ADN mediante la desnaturalización y el apareamiento de bases de forma repetida, aumentando la longitud del ADN intercambiado.

3. Formación de Heteroduplex

Se generan regiones de ADN dúplex nuevo como consecuencia del proceso de invasión cuando tenemos dos moléculas de ADN no idénticas.

4. Productos Recombinantes y No Recombinantes

Al finalizar la recombinación, se pueden producir dos tipos de productos por medio de la escisión de la unión de Holliday: productos recombinantes y productos no recombinantes.

• Primer sitio de corte: Se da en el par de hebras que permanecieron sin cortar durante el primer paso de recombinación. Son fáciles de identificar ya que estas hebras consisten de un solo color en este punto del modelo. Los dúplex resultantes se llaman productos de recombinación de “empalme”, porque los dos dúplex originales ahora se unen, con las secuencias de ADN que flanquean en el sitio de recombinación “intercambiado”.
• Estos dúplex resultantes llevan un par de alelos de cada parental, una región del ADN heteroduplex y el par de alelos del otro parental. Ya que determinados alelos se han intercambiado de un dúplex de ADN a otro, estos productos son llamados productos recombinantes.
• Segundo sitio de corte: Ocurre en el par de hebras que fueron cortadas durante el primer paso de recombinación. Estas hebras son fáciles de identificar porque cada una consiste de una mezcla de colores en este punto del modelo. Los dúplex resultantes se llaman “no recombinantes” porque contienen una parte de ADN híbrido. Son productos donde no ha ocurrido el entrecruzamiento entre un parental y el otro.

Recombinación Homóloga en Bacterias y Eucariontes

¿Por qué es importante la recombinación homóloga en bacterias?

Para reparar DSB (rupturas de doble cadena) en el ADN, reiniciar horquillas de replicación colapsadas y permitir que el ADN cromosómico de una célula se recombine con ADN que entra mediante la infección por fagos o la conjugación. También se precisa para reparar el ADN y reiniciar horquillas de replicación colapsadas en las células eucariontes.

Enzimas Clave en el Modelo de Ruptura Bicatenaria

• RecBCD: La subunidad RecB además tiene una función nucleasa. La RecD puede reconocer y ser alterada por la secuencia de ADN Chi.
• RecA: Envuelve al ADN de cadena sencilla que ha entrado en una célula, protegiéndolo de la degradación por las nucleasas. La RecA recorre todo el ADN celular buscando zonas de similitud de secuencia.
• RuvAB: RuvA reconoce las uniones de Holliday, se une a éstas y recluta la proteína RuvB (una ATPasa que solo es activa en presencia de ADN), formando el complejo RuvAB. Esta ATPasa proporciona la energía para llevar a cabo el intercambio de pares de bases durante la migración de ramas.
• RuvC: Es la nucleasa que corta la unión de Holliday.