Обмен сестринскими хроматидами ( SCE ) – это обмен генетическим материалом между двумя идентичными сестринскими хроматидами .
Впервые он был обнаружен с помощью метода окрашивания по Гимзе на одной хроматиде , принадлежащей сестринскому комплексу хроматид, перед анафазой в митозе . Окрашивание показало, что к сестринской хроматиде перешло несколько сегментов, которые не были окрашены. Окрашивание по Гимзе было возможным благодаря присутствию основания, аналогичного бромдезоксиуридину , которое было введено в нужную хроматиду.
Причина (SCE) неизвестна, но она необходима и используется в качестве мутагенного тестирования многих продуктов. Четыре-пять обменов сестринских хроматид на пару хромосом, за митоз находится в нормальном распределении, а 14-100 обменов ненормальны и представляют опасность для организма. SCE повышен при патологиях, включая синдром Блума , при этом скорость рекомбинации примерно в 10–100 раз превышает норму, в зависимости от типа клеток. [1] [2] Частые СХЭ также могут быть связаны с образованием опухолей .
Обмен сестринских хроматид также чаще наблюдался при болезни Бехчета B51 (+) . [3]
Митотическая рекомбинация у почкующихся дрожжей Saccharomyces cerevisiae является, прежде всего, результатом процессов репарации ДНК в ответ на спонтанные или индуцированные повреждения, возникающие во время вегетативного роста. [4] } (Также рассмотрено в журнале Bernstein and Bernstein, стр. 220–221 [5] ). Чтобы дрожжевые клетки могли восстановить повреждения путем гомологичной рекомбинации , в том же ядре должна присутствовать вторая молекула ДНК, содержащая последовательность, гомологичную с участком, подлежащим восстановлению. В диплоидной клетке в фазе G1 клеточного цикла такая молекула присутствует в виде гомологичной хромосомы. Однако в фазе G2 клеточного цикла (после репликации ДНК) также присутствует вторая гомологичная молекула ДНК: сестринская хроматида . Имеющиеся данные указывают на то, что из-за особых близких отношений, которые они разделяют, сестринские хроматиды не только предпочтительнее отдаленных гомологичных хроматид в качестве субстратов для рекомбинационной репарации, но и обладают способностью восстанавливать больше повреждений ДНК, чем гомологи. [6]
Геномы диплоидных организмов в природных популяциях высоко полиморфны по инсерциям и делециям . Во время мейоза двухцепочечные разрывы (DSB), которые образуются в таких полиморфных областях, должны восстанавливаться за счет межсестринского обмена хроматид , а не за счет обмена между гомологами. Исследование рекомбинации на молекулярном уровне во время мейоза почкующихся дрожжей показало, что события рекомбинации, инициированные DSB в регионах, в которых отсутствуют соответствующие последовательности в несестринском гомологе, эффективно репарируются посредством рекомбинации между сестринскими хроматидами. [7] Эта рекомбинация происходит в те же сроки, что и межгомологическая рекомбинация, но с уменьшенным (в 2–3 раза) выходом молекул соединения Холлидея . Это исследование, а также сопоставимые данные других организмов (например, Peacock [8] ) показывают, что межсестринская рекомбинация часто происходит во время мейоза, и до одной трети всех событий рекомбинации происходит между сестринскими хроматидами, хотя в основном по пути, который не привлекать промежуточных звеньев Холлидея. [7]
Во время оогенеза у нематод Caenorhabditis elegans сестринская хроматида или даже одна и та же молекула ДНК может служить матрицей мейотической репарации как для кроссоверной, так и для некроссоверной рекомбинации . [9] Неперекрестные события являются наиболее частым исходом рекомбинации . Для двухцепочечных разрывов ДНК, индуцированных на протяжении профазы I мейоза, сестринский или внутрихроматидный субстрат доступен в качестве партнера по рекомбинационной репарации. [9]