No capítulo anterior, foram discutidos os mecanismos pelos quais as sequências do DNA de uma célula são mantidas de geração a geração com poucas al...

No capítulo anterior, foram discutidos os mecanismos pelos quais as sequências do DNA de uma célula são mantidas de geração a geração com poucas alterações. Embora essa estabilidade genética seja decisiva para a sobrevivência em curto prazo, em períodos de tempo mais longos, a sobrevivência dos organismos pode depender da variação genética, pela qual eles podem se adaptar às mudanças ambientais. Uma importante propriedade do DNA das células é a sua capacidade de sofrer rearranjos, que podem ocasionar desde novas combinações entre os genes presentes em qualquer genoma individual até alterações qualitativas e quantitativas na expressão desses genes. Esses rearranjos do DNA são realizados pela recombinação genética. Duas amplas classes de recombinação são conhecidas como: recombinação homóloga, ou geral, e recombinação sítio-específica. Na recombinação homóloga, a troca genética envolve sequências de DNA homólogas, em geral, localizadas nas duas cópias de um mesmo cromossomo. Um dos exemplos mais importantes desse tipo de troca entre cromossomos homólogos (denominado crossing-over) acontece na meiose. O crossing-over ocorre entre cromossomos altamente relacionados nos estágios iniciais de desenvolvimento de óvulos e espermatozoides e permite, por exemplo, que diferentes versões (alelos) do mesmo gene sejam testadas em novas combinações aumentando a chance de pelo menos alguns membros de uma população fundadora sobreviverem em um ambiente que está se modificando. A vantagem deste tipo de “mistura gênica” é tão proveitosa que cruzamentos e reagrupamentos de genes pela recombinação homóloga são também encontrados em bactérias. A recombinação homóloga também atua como um importante mecanismo para a reparação de quebra da fita dupla (DSB, de DNA double-strand break), que ocorre nos cromossomos em qualquer etapa do ciclo celular (Seção 2.5 do Capítulo 6). Se estas quebras não forem reparadas, ou se forem reparadas de forma incorreta, elas podem promover eventos mutagênicos, tais como perdas, deleções, duplicações ou translocações cromossômicas. Estes eventos podem levar a processos carcinogênicos em organismos eucarióticos, ou à morte de organismos unicelulares, como leveduras e bactérias. Na recombinação sítio-específica, não é necessária a homologia extensa do DNA, neste caso as trocas ocorridas são curtas. Sequências específicas de nucleotídeos são reconhecidas por uma enzima de recombinação sítio-específica. Esta enzima altera a posição relativa das sequências de nucleotídeos nos genomas. Em alguns casos, estas trocas são programadas e ocorrem durante o desenvolvimento normal do organismo, enquanto em outros casos, elas são induzidas por agentes externos, como vírus ou elementos transponíveis. A recombinação sítio-específica é importante para a regulação da expressão gênica, para a integração e excisão de elementos genéticos móveis, e para a diversificação do sistema imunológico.