Un heterodúplex es una molécula de ácido nucleico de doble cadena ( dúplex ) originada a través de la recombinación genética de cadenas complementarias simples derivadas de diferentes fuentes, como de diferentes cromosomas homólogos o incluso de diferentes organismos .
Un ejemplo de ello es la cadena de ADN heterodúplex formada en procesos de hibridación , generalmente para análisis filogenéticos basados en bioquímica . Otro son los heterodúplex formados cuando se utilizan análogos no naturales de ácidos nucleicos para unirse a ácidos nucleicos; estos heterodúplex resultan de la realización de técnicas antisentido utilizando ácido nucleico peptídico monocatenario , 2'-O-metil fosforotioato u oligos morfolino para unirse al ARN.
La recombinación meiótica puede iniciarse por una rotura de doble cadena (DSB) en el ADN . Los extremos 5' de la rotura se degradan, dejando largos salientes 3' de varios cientos de nucleótidos (ver Figura). Uno de estos segmentos de ADN monocatenario 3' invade entonces una secuencia homóloga en el cromosoma homólogo, formando un intermedio que puede repararse a través de diferentes vías que dan lugar a entrecruzamientos (CO) o no entrecruzamientos (NCO) como se ilustra en la Figura. Por una vía, se forma una estructura llamada unión doble de Holliday (DHJ), que conduce al intercambio de cadenas de ADN. Por la otra vía, conocida como recocido de cadena dependiente de síntesis (SDSA) , hay intercambio de información pero no intercambio físico. En varios pasos de estos procesos de recombinación, se forma ADN heterodúplex (ADN bicatenario que consta de cadenas simples de cada uno de los dos cromosomas homólogos que pueden o no ser perfectamente complementarios). Durante la meiosis, se producen con frecuencia recombinantes no cruzados y estos parecen surgir principalmente por la vía SDSA. [1] [2] Los eventos de recombinación no cruzados que ocurren durante la meiosis probablemente reflejan instancias de reparación de daños en la doble cadena de ADN u otros tipos de daños en el ADN. Cuando se producen desajustes en el ADN heterodúplex, la secuencia de una cadena se puede reparar para unirse a la otra cadena con complementariedad perfecta.
Durante la mitosis , la principal vía de recombinación homóloga para reparar las roturas de doble cadena del ADN parece ser la vía SDSA (en lugar de la vía DSBR). [1] La vía SDSA produce recombinantes no cruzados (ver Figura).
En la meiosis , el proceso de entrecruzamiento ocurre entre cromátidas no hermanas, lo que da como resultado nuevas combinaciones alélicas en los gametos. En el entrecruzamiento, una enzima Spo11 hace mellas escalonadas en un par de cadenas de cromátidas hermanas (en una organización de tétrada de profase). Las enzimas posteriores recortan los extremos 5' de la cadena y un complejo proteico se une a los extremos 3' de cadena simple. La proteína Rad51 es reclutada y se une en un complejo proteico para buscar una secuencia complementaria análoga a la reparación de rotura de doble cadena. El filamento busca el cromosoma homólogo, se produce la invasión de la cadena donde el nuevo cromosoma forma un bucle D sobre la cromátida hermana inferior, luego los extremos se hibridan. Este proceso puede producir uniones dobles de Holliday que cuando se cortan en un patrón transversal por endonucleasas forman productos de 2 cadenas heterodúplex.
El ADN heterodúplex también es una fuente de ARN pequeños (smRNA), lo que provoca silenciamiento genético postranscripcional.