Введение
Гетеродуплекс – это двухцепочечная (дуплексная) молекула нуклеиновой кислоты, образованная в результате генетической рекомбинации одинарных комплементарных цепей, происходящих из разных источников, таких как разные гомологичные хромосомы или даже разные организмы. Одним из примеров является гетеродуплексная цепь ДНК, формирующаяся в процессах гибридизации, обычно для филогенетических анализов, основанных на биохимии. Другой пример – гетеродуплексы, образующиеся при использовании ненатуральных аналогов нуклеиновых кислот для связывания с нуклеиновыми кислотами; эти гетеродуплексы возникают при проведении антисенсорных технологий с использованием одноцепочечных пептидных нуклеиновых кислот, 2'-O-метилфосфоротиоатов или олигосов морфолино для связывания с РНК. Мейотическая рекомбинация может инициироваться двунитевым разрывом (DSB) в ДНК. 5'-концы разрыва подвергаются деградации, оставляя длинные 3'-концевые выступы, состоящие из нескольких сотен нуклеотидов (см. рисунок). Один из этих 3'-одноцепочечных фрагментов ДНК затем внедряется в гомологичную последовательность на гомологичной хромосоме, формируя промежуточное соединение, которое может быть восстановлено различными путями, приводящими либо к кроссоверам (CO), либо к некоссоверам (NCO), как показано на рисунке. Один из путей приводит к образованию структуры, называемой двойным перекрестом Холлидея (DHJ), что вызывает обмен цепями ДНК. Другой путь, называемый аннелированием цепей, зависимым от синтеза (SDSA), приводит к обмену информацией, но не к физическому обмену. На различных этапах этих процессов рекомбинации образуется гетеродуплексная ДНК (двухцепочечная ДНК, состоящая из одинарных цепей от каждой из двух гомологичных хромосом, которые могут быть как полностью комплементарными, так и некомплементарными). Во время мейоза часто встречаются некоссоверные рекомбинанты, которые, по-видимому, возникают главным образом посредством пути SDSA. События некоссоверной рекомбинации, происходящие во время мейоза, вероятно, отражают случаи восстановления повреждений ДНК с двунитевыми разрывами или других типов повреждений ДНК. Когда в гетеродуплексной ДНК возникают неспаривания, последовательность одной цепи может быть восстановлена для обеспечения идеальной комплементарности с другой цепью. Во время митоза основным путем гомологичной рекомбинации для восстановления двунитевых разрывов ДНК, по-видимому, является путь SDSA (а не путь DSBR). Путь SDSA производит некоссоверные рекомбинанты (см. рисунок). В мейозе процесс кроссинговера происходит между несестринскими хроматидами, что приводит к новым аллельным комбинациям в гаметах. При кроссинговере фермент Spo11 делает ступеньчатые надрезы в паре сестринских хроматидных цепей (в тетрадной организации профазы). Последующие ферменты укорачивают 5'-концы цепи, и белковый комплекс связывается с 3'-одиночными концами цепи. Белок Rad51 рекрутируется и связывается в белковом комплексе для поиска комплементарной последовательности, аналогично восстановлению двунитевых разрывов. Филамент ищет гомологичную хромосому, происходит внедрение цепи, когда новая хромосома образует D-петлю над нижней сестринской хроматидой, затем концы отжигаются. Этот процесс может привести к образованию двойных перекрестов Холлидея, которые при разрезании поперечным узором эндонуклеазами образуют 2 гетеродуплексных нитевидных продукта. Гетеродуплексная ДНК также является источником малых РНК (smРНК), вызывающих посттранскрипционное подавление генов.