Tipologie di ricombinazione genetica

La ricombinazione comporta lo scambio fisico di materiale genetico tra elementi genetici. Abbiamo diversi tipi di ricombinazione:
La ricombinazione che coinvolge una reazione fra sequenze omologhe di DNA si chiama ricombinazione omologa o generalizzata, e negli eucarioti avviene durante la meiosi generalmente sia nei maschi(spermatogenesi) che nelle femmine (oogenesi).
Un altro tipo di evento promuove la ricombinazione fra coppie specifiche di sequenze ed è stato caratterizzato per la prima volta nei batteri dove la ricombinazione specializzata, nota anche come ricombinazione sito-specifica, è responsabile dell'integrazione di genomi fagici nel cromosoma batterico.
Un tipo diverso di evento permette a una sequenza di DNA di inserirsi su un altra senza basarsi su omologie di sequenza. La trasposizione fornisce un mezzo per spostare certi elementi da una posizione cromosomica ad un'altra.
Un ulteriore tipo di ricombinazione è usato dai virus, in cui la polimerasi passa da uno stampo ad un altro mentre sta sintetizzando RNA. Come risultato, la molecola appena sintetizzata unisce informazioni di sequenza che derivano da due genitori diversi. Questo tipo di meccanismo si chiama scelta della copia.
La ricombinazione generalizzata avviene fra due duplex omologhi di DNA in qualunque posizione. La regione di omologia del DNA deve andare da 30 bp a 1-2 kb, naturalmente più grande è la regione di omologia più elevata sarà la frequenza di ricombinazione tra due sequenze. I due cromosomi sono tagliati in punti equivalenti e quindi ciascuno di essi è unito all'altro per generare ricombinanti reciprochi. Il crossing over è il punto in cui un cromosoma viene unito all'altro. Nell'organizzazione globale del DNA non avviene alcun cambiamento: i prodotti hanno la stessa struttura dei cromosomi originali e sia i cromosomi originali che quelli ricombinanti sono omologhi. Gli enzimi batterici implicati nella ricombinazione sono stati identificati in base alle mutazioni rec- che si verificano nei loro geni. Il fenomeno dei mutanti Rec- è caratterizzato dall'incapacità di svolgere la ricombinazione generalizzata ed è dovuto a mutazioni in 10-20 loci. I batteri non scambiano di solito grandi regioni di DNA duplex, ma possono esistere vari modi per iniziare la ricombinazione , tuttavia in qualunque caso si devono generare regioni a singolo filamento ad estremità 3'. Un meccanismo che genera estremità adatte è stato scoperto come risultato dell'esistenza di certi punti caldi che stimolano la ricombinazione scoperti nel fago lambda sotto forma di mutazioni, chiamate chi, in cui cambiamenti di una singola base creano sequenze che stimolano la ricombinazione. Questi siti chi sono bersaglio dell'azione di un enzima codificato dai geni recBCD. Questo enzima complesso esercita parecchie attività. È una potente nulceasi che degrada il DNA, ha una attività elicasica che può svolgere il DNA duplex in presenza di SSB e ha un attività ATPasica. Il suo ruolo nella ricombinazione potrebbe essere quello di fornire una regione a singolo filamento con un estremità 3' libera. Infatti, quando si lega al DNA, a destra del sito chi, RecBCD si sposta svolgendo il DNA e degrada il singolo filamento rilasciato con l'estremità 3'. Quando raggiunge il sito chi si ferma e taglia un  filamento (quello superiore) in una posizione da 4 a 6 basi a destra di chi. Il filamento superiore del sito di chi è riconosciuto nella forma a singolo filamento. Il riconoscimento del sito chi provoca la dissociazione o l'inattivazione della subunità RecD , che fa perdere all'enzima la sua attività nucleasica senza influenzare la sua funzione di elicasi. Un'altra proteina molto importante nella ricombinazione è RecA che ha, nei batteri può promuovere l'appaiamento delle basi fra un filamento singolo di DNA e il suo complementare in una molecola duplex. RecA può prendere il singolo filamento con l'estremità 3' che è rilasciato quando RecBCD taglia a livello di chi (in questo step RecA coopera con SSB, proteine che legano il singolo filamento e lo proteggono dalla degradazione) e può usarlo per reagire con una sequenza duplex omologa, creando così una molecola congiunta.