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Interferencia de cruce

La interferencia de cruce es el término utilizado para referirse a la colocación no aleatoria de los cruces entre sí durante la meiosis . El término se atribuye a Hermann Joseph Muller , quien observó que un cruce "interfiere con la ocurrencia coincidente de otro cruce en el mismo par de cromosomas, y en consecuencia he denominado a este fenómeno 'interferencia'". [1]

Un modelo actual de recombinación meiótica, iniciada por una rotura o brecha de doble cadena, seguida de un apareamiento con un cromosoma homólogo y una invasión de la cadena para iniciar el proceso de reparación recombinatoria. La reparación de la brecha puede conducir al entrecruzamiento (CO) o no entrecruzamiento (NCO) de las regiones flanqueantes. Se cree que la recombinación CO ocurre mediante el modelo de unión doble de Holliday (DHJ), ilustrado a la derecha, arriba. Se cree que los recombinantes NCO ocurren principalmente mediante el modelo de anexión de cadena dependiente de síntesis (SDSA), ilustrado a la izquierda, arriba. La mayoría de los eventos de recombinación parecen ser del tipo SDSA.

Los entrecruzamientos meióticos (CO) parecen estar regulados para asegurar que los CO en el mismo cromosoma se distribuyan lejos unos de otros (interferencia de entrecruzamiento). En el gusano nematodo Caenorhabditis elegans , las roturas de doble cadena meióticas (DSB) superan en número a los CO. Por lo tanto, no todos los DSB son reparados por un proceso de recombinación que conduce a CO. La proteína RTEL-1 es necesaria para prevenir el exceso de CO meióticos. En mutantes rtel-1, la recombinación meiótica de CO aumenta significativamente y la interferencia de entrecruzamiento parece estar ausente. [2] Es probable que RTEL1 actúe promoviendo la hibridación de cadena dependiente de la síntesis que da como resultado recombinantes sin entrecruzamiento (NCO) en lugar de CO (ver diagrama). [2] Normalmente, aproximadamente la mitad de todos los DSB se convierten en NCO. RTEL-1 parece imponer la interferencia de entrecruzamiento meiótico al dirigir la reparación de algunos DSB hacia NCO en lugar de CO. [2]

En los seres humanos, la tasa de recombinación aumenta con la edad materna. [3] Además, la ubicación de los eventos de recombinación femenina parece desregularse cada vez más con la edad materna, con una fracción mayor de eventos que ocurren más cerca uno del otro de lo que se esperaría bajo modelos simples de interferencia cruzada. [4]

Alta interferencia negativa

Bacteriófago T4

La alta interferencia negativa (HNI), en contraste con la interferencia positiva, se refiere a la asociación de eventos de recombinación que se miden comúnmente en distancias genómicas cortas , generalmente dentro de un gen . En distancias tan cortas existe una correlación positiva (interferencia negativa) de eventos de recombinación. Como se estudió en el bacteriófago T4, esta correlación es mayor cuanto más corto es el intervalo entre los sitios utilizados para la detección. [5] La HNI se debe a múltiples intercambios dentro de una región corta del genoma durante un evento de apareamiento individual. [6] Lo que se cuenta como un "intercambio único" en un cruce genético que involucra solo marcadores distantes puede ser en realidad un evento complejo que se distribuye en una región finita del genoma. [7] El cambio entre cadenas de ADN molde durante la síntesis de ADN (ver Figura, vía SDSA ), conocido como recombinación por elección de copia, se propuso para explicar la correlación positiva de los eventos de recombinación dentro del gen. [8] La HNI parece requerir una complementariedad de bases bastante precisa en las regiones de los genomas parentales donde ocurren los eventos de recombinación asociados. [9]

VIH

Cada partícula del virus de inmunodeficiencia humana ( VIH ) contiene dos genomas de ARN monocatenario de sentido positivo . Después de la infección de una célula huésped, se forma una copia de ADN del genoma mediante transcripción inversa de los genomas de ARN. La transcripción inversa va acompañada de un cambio de plantilla entre las dos copias del genoma de ARN (recombinación de elección de copia). [10] Se producen de 5 a 14 eventos de recombinación por genoma en cada ciclo de replicación. [11] Esta recombinación presenta HNI. [12] La HNI aparentemente es causada por cambios de plantilla correlacionados durante la síntesis de ADN de cadena negativa. [13] La recombinación de cambio de plantilla parece ser necesaria para mantener la integridad del genoma y como mecanismo de reparación para salvar genomas dañados. [10] [14]

Referencias

  1. ^ Muller, HJ (1916). "El mecanismo de entrecruzamiento". Am. Nat . 50 .
  2. ^ abc Youds JL, Mets DG, McIlwraith MJ, Martin JS, Ward JD, ONeil NJ, Rose AM, West SC, Meyer BJ, Boulton SJ (2010). "RTEL-1 refuerza la interferencia de cruce meiótico y la homeostasis". Science . 327 (5970): 1254–8. doi :10.1126/science.1183112. PMC 4770885 . PMID  20203049. 
  3. ^ Kong A, Barnard J, Gudbjartsson DF, Thorleifsson G, Jonsdottir G, Sigurdardottir S, Richardsson B, Jonsdottir J, Thorgeirsson T, Frigge ML, Lamb NE, Sherman S, Gulcher JR, Stefansson K (2004). "Tasa de recombinación y éxito reproductivo en humanos". Nat. Genet . 36 (11): 1203–6. doi : 10.1038/ng1445 . PMID:  15467721.
  4. ^ Campbell CL, Furlotte NA, Eriksson N, Hinds D, Auton A (2015). "El escape de la interferencia cruzada aumenta con la edad materna". Nat Commun . 6 : 6260. doi :10.1038/ncomms7260. PMC 4335350 . PMID  25695863. 
  5. ^ Chase M, Doermann AH (mayo de 1958). "Alta interferencia negativa sobre segmentos cortos de la estructura genética del bacteriófago T4". Genética . 43 (3): 332–53. doi :10.1093/genetics/43.3.332. PMC 1209884 . PMID  17247760. 
  6. ^ Edgar RS, Steinberg CM (agosto de 1958). "Sobre el origen de la alta interferencia negativa en segmentos cortos de la estructura genética del bacteriófago T4". Virología . 6 (1): 115–28. doi :10.1016/0042-6822(58)90063-1. PMID  13626191.
  7. ^ Steinberg CM, Edgar RS (febrero de 1962). "Una prueba crítica de una teoría actual de recombinación genética en bacteriófagos". Genética . 47 (2): 187–208. doi :10.1093/genetics/47.2.187. PMC 1210322 . PMID  13916671. 
  8. ^ Bernstein, H. (1962). "Sobre el mecanismo de recombinación intragénica. I. La región rII del bacteriófago T4". Journal of Theoretical Biology . 3 : 335–353. doi :10.1016/S0022-5193(62)80030-7.
  9. ^ Berger H, Warren AJ (septiembre de 1969). "Efectos de las mutaciones por deleción en la alta interferencia negativa en el bacteriófago T4D". Genética . 63 (1): 1–5. doi :10.1093/genetics/63.1.1. PMC 1212323 . PMID  5365292. 
  10. ^ ab Rawson JM, Nikolaitchik OA, Keele BF, Pathak VK, Hu WS (noviembre de 2018). "La recombinación es necesaria para la replicación eficiente del VIH-1 y el mantenimiento de la integridad del genoma viral". Nucleic Acids Res . 46 (20): 10535–45. doi :10.1093/nar/gky910. PMC 6237782 . PMID  30307534. 
  11. ^ Cromer D, Grimm AJ, Schlub TE, Mak J, Davenport MP (enero de 2016). "Estimación de la tasa de recombinación y cambio de plantilla del VIH in vivo". SIDA . 30 (2): 185–92. doi :10.1097/QAD.0000000000000936. PMID  26691546.
  12. ^ Hu WS, Bowman EH, Delviks KA, Pathak VK (agosto de 1997). "La recombinación homóloga ocurre en una subpoblación retroviral distinta y exhibe una alta interferencia negativa". J Virol . 71 (8): 6028–36. doi :10.1128/JVI.71.8.6028-6036.1997. PMC 191860 . PMID  9223494. 
  13. ^ Anderson JA, Teufel RJ, Yin PD, Hu WS (febrero de 1998). "Eventos correlacionados de cambio de plantilla durante la síntesis de ADN de cadena negativa: un mecanismo de alta interferencia negativa durante la recombinación retroviral". J Virol . 72 (2): 1186–94. doi :10.1128/JVI.72.2.1186-1194.1998. PMC 124595 . PMID  9445017. 
  14. ^ Hu WS, Temin HM (noviembre de 1990). "Recombinación retroviral y transcripción inversa". Science . 250 (4985): 1227–33. doi :10.1126/science.1700865. PMID  1700865.

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