Формирование структуры Холлидея

1. В ранней профазе мейоза наблюдается попарное сближение сестринских хроматид гомологичных хромосом с образованием бивалентов

(т.е. конъюгация)

1. В каждой молекуле ДНК на двух сближенных гомологичных участках несестринских хроматид фермент никаза делает симметричные одиночные разрезы
2. Свободные концы цепей около разрывов отделяются от комплементарных партнеров и перебрасываются на бреши, образовавшиеся в гомологичных молекулях ДНК.
3. Концы переброшенных цепей образуют крестообразную структуру Холлидея с гибридным районом – гетеродуплексом.
4. Центр структуры Холлидея, состоящий из 2 полухиазм, может перемещаться вдоль спаренных цепей ДНК подобно замку застежки «молнии», размыкая водородные связи.
5. Структура Холлидея, состоящая из двух пар цепей, спонтанно и под контролем может подвергаться изомеризации. Пересекающиеся цепи разрезаются.
6. Разрезание полученного изомера по горизонтальной оси.
7. Разрезание полученного изомера по вертикальной оси.

В процессе рекомбинации принимают участие несколько белков, обеспечивающих поиск и рекомбинацию гомологичных последовательностей ДНК.

Так, белок Rec BCD присоединяется к двойной спирали ДНК и движется в вдоль молекулы, осуществляя ее расплетание в поиске сайта рекомбинации. Этот белок действует как хеликаза, расплетая двойную спираль ДНК, и перемещается вдоль нее со скоростью 300 нуклеотидов в сек. Пока не обнаружит восминуклеотидную последовательность в сайте рекомбинации.

Затем белок Rec BCD, действуя как нуклеаза, осуществляет разрыв в одной из цепей ДНК, в результате чего высвобождается небольшой одноцепочечный участок ДНК, который может провзаимодействовать с комплементарным участком другой молекулы ДНК. Для обеспечения комплементарного взаимодействия высвободившийся участок одной из цепей ДНК, называемый «ус», поддерживается в вытянутом состоянии с помощью SSB-белка. В ходе рекомбинации SSB-белок действует в комплексе с белком Rec А, который удерживает вместе одиночную цепь и двойную спираль ДНК.

Небольшой по размеру белок Rec А имеет два различных участка для связывания взаимодействующих (спаривающихся) в ходе рекомбинации цепей ДНК. Белки SSB и Rec А присоединяются к взаимодействующим цепям ДНК в виде групп молекул (кластеров), и совокупное действие этих двух белков создает условие для эффективной рекомбинации.

Модель М. Мезельсона и К. Рэддинга(середина 70х годов). Модифицировали модель Холлидея, предложив, что в начале рекомбинация гетеродуплексных участков образуется не на двух, а только на одной молекуле ДНК.