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ヘテロ二本鎖は、異なる相同染色体や異なる生物など、異なるソースに由来する単一の相補鎖の遺伝子組み換えによって生成された二本鎖（デュプレックス）の核酸分子です。
一例として、ハイブリダイゼーション過程において形成されるヘテロ二本鎖DNA鎖が挙げられます。これは通常、生化学に基づく系統解析に用いられます。もう一つの例は、核酸の非天然類似体が核酸と結合する際に形成されるヘテロ二本鎖です。これらのヘテロ二本鎖は、一本鎖ペプチド核酸、2'-O-メチルホスホロチオエート、またはモルフォリノオリゴを用いてRNAと結合するアンチセンス技術を用いることで得られます。
減数分裂組換えは、DNAの二本鎖切断（DSB）によって開始されることがあります。切断部の5'末端は分解され、数百ヌクレオチドの長い3'突出部が残ります（図を参照）。これらの3'一本鎖DNAセグメントの1つが相同染色体上の相同配列に侵入し、異なる経路で修復可能な中間体を形成します。その結果、図に示すように、交差（CO）または非交差（NCO）のいずれかが発生します。1つの経路では、二重ホリデイジャンクション（DHJ）と呼ばれる構造が形成され、DNA鎖の交換が起こります。もう1つの経路は合成依存性鎖アニーリング（SDSA）と呼ばれ、情報交換は行われますが、物理的な交換は行われません。これらの組換え過程の様々な段階で、ヘテロ二本鎖DNA（2つの相同染色体からそれぞれ一本鎖が分離した二本鎖DNAで、完全に相補的である場合もそうでない場合もある）が形成される。減数分裂中には非交差組換えが頻繁に発生し、これらは主にSDSA経路によって生じると考えられている。[1] [2] 減数分裂中に発生する非交差組換えは、DNA二本鎖損傷やその他の種類のDNA損傷の修復を反映していると考えられる。ヘテロ二本鎖DNAにミスマッチが生じた場合、一方の鎖の配列が修復され、もう一方の鎖と完全に相補的に結合することができる。
有糸分裂中、DNA二本鎖切断を修復するための主要な相同組換え経路は、DSBR経路ではなくSDSA経路であると考えられる。[1] SDSA経路は非交差組換え体を生成する（図参照）。
減数分裂では、非姉妹染色分体間で乗り換えが起こり、配偶子に新しい対立遺伝子の組み合わせが生じます。乗り換えでは、Spo11酵素が一対の姉妹染色分体鎖に交互に切断を入れます（前期の四分子構成）。後続の酵素が鎖の5'末端を切り戻し、タンパク質複合体が3'一本鎖末端に結合します。Rad51タンパク質が動員され、タンパク質複合体に結合して、二本鎖切断修復に類似した相補的配列を検索します。フィラメントが相同染色体を検索し、新しい染色体が下の姉妹染色分体上にDループを形成する場所で鎖侵入が発生し、その後、末端がアニールされます。このプロセスにより、二重ホリデイジャンクションが生成され、エンドヌクレアーゼによって横断パターンで切断されると、2つのヘテロ二本鎖鎖産物が形成されます。
ヘテロ二本鎖 DNA は、転写後遺伝子サイレンシングを引き起こす 小さな RNA (smRNA)の供給源でもあります。
参考文献
- ^ ab Andersen SL, Sekelsky J (2010年12月). 「減数分裂期組換えと有糸分裂期組換え：二本鎖切断修復における2つの異なる経路：減数分裂期DSB修復と有糸分裂期DSB修復の機能の違いは、異なる経路の使用と異なる結果に反映されている」BioEssays 32 ( 12 ): 1058– 1066. doi :10.1002/bies.201000087. PMC 3090628. PMID 20967781 .
- ^ Allers T, Lichten M (2001年7月). 「減数分裂中の非交差組換えと交差組換えの異なるタイミングと制御」. Cell . 106 (1): 47– 57. Bibcode :2001Cell..106...47A. doi : 10.1016/s0092-8674(01)00416-0 . PMID 11461701. S2CID 1878863.
