Durante la sintesi del DNA
Per approfondire il discorso sulle CNVs (Copy Number Variations), dobbiamo ora parlare della ricombinazione non omologa.
La ricombianzione non omologa è associata a meccanismi di riparo del DNA che non sono basati su principi di omologia. Ci sono due tipi di ricombinazione non omologa: replicativa e non-replicativa. La ricombinazione non omologa è alla base della formazione delle cosiddette CNVs non ricorrenti. La maggior parte delle microduplicazioni e delle microdelezioni patogene non sono altro che CNVs non ricorrenti. Le CNVs non ricorrenti si caratterizzano in modo particolare per essere:
- preferenzialmente localizzate in siti di micromologia (2-15 bp). I siti di micromologia sono infatti troppo piccoli per essere coinvolti nella ricombinazione omologa.
- strutturalmente varie e complesse: possono esssere microduplicazioni, micromoltiplicazioni, microdelezioni, microinversioni o CNV intersperse.
I meccanismi della ricombinazione non omologa
- Replication slippage: durante la sintesi del DNA un tratto del filamento stampo all’interno della forchetta di replicazione (replication fork) rimane esposto a possibili appaiamenti alternativi. A causa di cioè i frammenti di DNA di nuova sintesi possono appaiarsi ad altri tratti del filamento che mostrano micromologia, portando così alla formazione di una struttura secondaria che terrà nascosta la relativa parte del filamento stampo ai meccanismi di duplicazione del DNA. Ciò porta alla delezione del tratto nascosto dalla struttura secondaria. Similmente, lo stesso tipo di meccanismo può generare anche eventi di duplicazione.
- FosTeS (Fork Stalling and Template Switching): alle volte le strutture secondarie sopra descritte finiscono per bloccare la forchetta di replicazione. In questo caso il frammenti di DNA di nuova sintesi possono appaiarsi a regioni di micromologia di un’altra forchetta di replicazione, dando così origine a delezioni e/o duplicazioni.
- MM-BIR: il filamento stampo si rompe durante il processo di replicazione del DNA. Anche in questo caso un pezzo del filamento rotto migra su un’altra forchetta di replicazione dove poi viene esteso. In alternativa, il filamento originale rotto può formare un’altra forchetta di replicazione, che tuttavia risulta essere molto meno efficiente di quella originale e finisce per promuovere la disassociazione precoce e l’appaiamento di regioni di micromologia che finiscono per formare altre forchette di replicazione.
Altri importanti meccanismi di ricombinazione non omologa sono il Non-Homologous End Joining (NHEJ), che è del tipo non replicativo, e il breakage-fusion-bridge cycle, che è scatenato dalla perdita delle regioni telomeriche.
I trasposoni
Molte CNVs sono dovute all’azione dei trasposoni. I trasposoni sono elementi mobili del genoma che sono in grado di spostarsi e rilocare in altre regioni del cromosoma. I LINE1 (Long Interspersed Nuclear Elements I), detti anche L1, sono gli unici trasposoni attualmente attivi negli umani e sono cruciali nella formazione delle CNVs, sia nelle linee cellulari somatiche che germinali.
Argomenti correlati: CNVs: NHAR (Non-Homologous Allelic Recombination).
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