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Conservative Site-specific Recombination and Phase Variation

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Because the DNA segments are cut and reorganized in a direction-specific manner, site-specific recombination has emerged as an efficient genetic engineering technique. Flippase and Cyclization recombinases or Flp and Cre, respectively, are two members of the tyrosine recombinase family derived from bacteriophages, that are used to mediate site-specific DNA insertions, deletions, and targeted expression of proteins in mammalian cell lines.
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Homologous Recombination02:31

Homologous Recombination

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The basic reaction of homologous recombination (HR) involves two chromatids that contain DNA sequences sharing a significant stretch of identity. One of these sequences uses a strand from another as a template to synthesize DNA in an enzyme-catalyzed reaction. The final product is a novel amalgamation of the two substrates. To ensure an accurate recombination of sequences, HR is restricted to the S and G2 phases of the cell cycle. At these stages, the DNA has been replicated already and the...
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Overview of Transposition and Recombination

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Transposons make up a significant part of genomes of various organisms. Therefore, it is believed that transposition played a major evolutionary role in speciation by changing genome sizes and modifying gene expression patterns. For example, in bacteria, transposition can lead to conferring antibiotic resistance. Movement of transposable elements within the genetic pool of pathogenic bacteria can aid in transfer of antibiotic-resistant genetic elements. In eukaryotes, transposons can carry out...
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Crossing Over01:30

Crossing Over

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Crossing over is the exchange of genetic information between homologous chromosomes during prophase I of meiosis I. Genetic recombination gives rise to allelic diversity in the newly formed daughter cells. In humans, crossing over produces genetically distinct haploid egg and sperm cells that undergo fertilization to produce unique offspring. Before cell division starts, the germ cell’s chromosome(s) undergo duplication in the S phase of the cell cycle. As the cells enter prophase I,...
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Sistema de visualización basado en origami de ADN para el estudio de eventos de recombinación específicos del sitio.

Yuki Suzuki1, Masayuki Endo, Yousuke Katsuda

  • 1Department of Chemistry, Graduate School of Science, Kyoto University , Kitashirakawa-oiwakecho, Sakyo-ku, Kyoto 606-8502, Japan.

Journal of the American Chemical Society
|December 17, 2013
PubMed
Resumen

El control de la orientación y la topología del sustrato de ADN utilizando nanoscaffolds regula la recombinación mediada por Cre. El estado topológico de los intermediarios de la unión de Holliday dicta los resultados de la reacción, ofreciendo nuevos conocimientos sobre los mecanismos de las enzimas del ADN.

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Área de la Ciencia:

  • Biología Molecular Biología Molecular
  • Biología Estructural Biología Estructural
  • La bioquímica es la bioquímica.

Sus antecedentes:

  • La recombinación específica del sitio es un proceso fundamental del ADN que implica el intercambio recíproco entre sitios específicos del ADN.
  • La formación del complejo sináptico recombinasa-ADN es crucial para iniciar la recombinación, pero la influencia de la topología del sustrato sigue sin estar clara.
  • Comprender los efectos topológicos es vital para controlar y analizar las reacciones de recombinación del ADN.

Objetivo del estudio:

  • Investigar cómo la orientación y la topología del sustrato del ADN regulan la recombinación específica del sitio mediada por Cre.
  • Explorar el papel de la topología intermedia de la unión de Holliday en la determinación de los resultados de resolución de la recombinación.
  • Para establecer una nueva plataforma de nanoescalamiento de ADN para el estudio de las enzimas que apuntan al ADN.

Principales métodos:

  • Utilizó un nanoscaffold de marco de ADN para controlar la orientación y la topología de los sustratos loxP para Cre-recombinasa.
  • Empleó microscopía de fuerza atómica de alta velocidad (HS-AFM) para visualizar la formación de complejos sinápticos.
  • Los intermediarios de la unión de Holliday atados a los marcos de ADN en patrones definidos para estudiar las vías de resolución.

Principales resultados:

  • Se demostró que la recombinación mediada por Cre de sustratos loxP requiere la formación de complejos sinápticos, influenciados por la orientación del sustrato.
  • Se demostró que la orientación antiparalela de los sitios de loxP en el nanoscaffold facilita la recombinación.
  • Confirmado que el estado topológico de los intermedios de unión de Holliday atados dicta el resultado de la resolución.

Conclusiones:

  • La topología y la orientación del sustrato del ADN son factores reguladores críticos en la recombinación específica del sitio.
  • El estado topológico de los intermediarios controla directamente el resultado de las reacciones de resolución del ADN.
  • El enfoque de la nanoescala de ADN proporciona una poderosa plataforma para los estudios estructurales y funcionales de las enzimas que apuntan al ADN, particularmente aquellas que involucran complejos sinápticos.