การรวมกันใหม่ของยีน

การรวมกันใหม่ของยีน (อังกฤษ: Genetic recombination) เป็นการสร้างลูกด้วยลักษณะสืบสายพันธุ์แบบผสมที่ต่างจากที่พบในพ่อแม่และโดยมากจะเกิดตามธรรมชาติ ในยูแคริโอต การรวมกันใหม่ของยีนในระยะไมโอซิสอาจทำให้เกิดยีนใหม่ ๆ ที่สามารถถ่ายทอดจากพ่อแม่ไปยังลูกได้

แบบจำลองของการรวมกันใหม่ของยีนในกระบวนการไมโอซิส เริ่มด้วยการแตกออก (break/gap) เป็นสองเส้น ตามด้วยการจับคู่กับโครโมโซมคู่เหมือน และ strand invasion เพื่อเริ่มกระบวนการซ่อมแซมแบบรวมกันใหม่ การซ่อมแซมช่องแตกอาจทำให้ได้ส่วนข้าง ๆ แบบข้าม (crossover, CO) หรือไม่ข้าม (non-crossover, NCO) การรวมกันใหม่แบบข้าม เชื่อว่าเกิดตามแบบจำลอง Double Holliday Junction (DHJ) ที่แสดงในรูปด้านขวา ส่วนการรวมกันใหม่แบบไม่ข้าม เชื่อว่าเกิดโดยหลักตามแบบจำลอง Synthesis Dependent Strand Annealing (SDSA) ที่แสดงในรูปด้านซ้าย โดยการรวมกันใหม่โดยมากดูเหมือนจะเป็นแบบ SDSA

ในการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสของยูแคริโอต การรวมกันใหม่ของยีนจะอาศัยการจับคู่ของโครโมโซมคู่เหมือน (homologous chromosome) ซึ่งอาจตามด้วยการแลกเปลี่ยนข้อมูลยีนระหว่างโครโมโซมที่ว่า การโอนข้อมูลอาจไม่ใช่การให้ส่วนโครโมโซมจริง ๆ (คือ ส่วนหนึ่งของสารพันธุกรรมอาจลอกจากโครโมโซมหนึ่งไปยังอีกโครโมโซมหนึ่ง โดยไม่มีการบริจาคโครโมโซม) (ดูวิถี SDSA ในรูป) หรือเป็นการแตกแล้วต่อคืนสายดีเอ็นเอเป็นการสร้างโมเลกุลใหม่ (ดูวิถี DHJ ในรูป)

การรวมกันใหม่ของยีนก็อาจเกิดในระยะไมโทซิสของยูแคริโอตด้วย ซึ่งปกติจะมีการสร้างโครโมโซมพี่น้อง (sister chromosome) ตามหลังการถ่ายแบบโครโมโซม ในกรณีนี้ อัลลีลแบบผสมจะไม่เกิดเพราะโครโมโซมพี่น้องปกติจะเหมือนกัน ทั้งในไมโอซิสและไมโทซิส การรวมกันใหม่ของยีนจะเกิดระหว่างโมเลกุลดีเอ็นเอที่คล้าย ๆ กันคือเป็น homolog แต่ในไมโอซิส โครโมโซมคู่เหมือนที่ไม่ใช่พี่น้อง (non-sister homologous) จะจับคู่กัน ดังนั้น การรวมกันใหม่ของยีนก็จะเกิดระหว่างโครโมโซมคู่เหมือนที่ไม่ใช่พี่น้องกันด้วย ทั้งในไมโอซิสและไมโทซิส การรวมกันใหม่ของยีนระหว่างโครโมโซมคู่ดูเหมือนจะเป็นกลไกการซ่อมดีเอ็นเอที่สามัญ

การรวมกันใหม่ของยีนและการซ่อมดีเอ็นเอด้วยการรวมกันใหม่ ก็เกิดด้วยในแบคทีเรียและอาร์เคีย ซึ่งสืบพันธุ์โดยไม่อาศัยเพศ การรวมกันใหม่ของยีนยังสามารถทำขึ้นในห้องปฏิบัติการ (in vitro) เพื่อสร้างดีเอ็นเอลูกผสม (recombinant DNA) ที่ใช้ในกิจต่าง ๆ รวมทั้งการพัฒนาวัคซีน

การรวมกันใหม่แบบ V(D)J ในสัตว์ที่มีระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวได้ เป็นการรวมกันใหม่ของยีนเฉพาะที่ซึ่งช่วยเซลล์ภูมิต้านทานให้เกิดอย่างหลากหลายและรวดเร็ว เพื่อรู้จักและปรับตัวให้เข้ากับจุลชีพก่อโรคใหม่ ๆ

แหล่งข้อมูลอื่น

• Animations - homologous recombination: Animations showing several models of homologous recombination
• The Holliday Model of Genetic Recombination
• Genetic recombination ใน สำหรับหัวข้อเนื้อหาทางการแพทย์ (MeSH)
• Animated guide to homologous recombination.

เชิงอรรถและอ้างอิง

1. "genetic recombination", ศัพท์บัญญัติอังกฤษ-ไทย, ไทย-อังกฤษ ฉบับราชบัณฑิตยสถาน (คอมพิวเตอร์) รุ่น ๑.๑ ฉบับ ๒๕๔๕, (วิทยาศาสตร์) การรวมกันใหม่ของยีน