8.15 : Gene Conversion

Im Gegensatz zur Mitose, bei der Doppelstrangbrüche zufällig sind, werden sie bei der Meiose durch ein Enzym namens Spo11 erzeugt, das das Phosphodiester-Rückgrat spaltet. Die gebrochenen spiralförmigen Enden werden durch einen Proteinkomplex namens MRX beschnitten und der Schaden wird durch einen Prozess namens Genkonversion repariert.

Hier dringt der beschädigte "Akzeptor"-DNA-Strang in einen homologen "Donor"-DNA-Duplex ein und bildet eine Verdrängungsschleife. Dadurch entstehen Regionen aus Heteroduplex-DNA, in denen sich ein Strang aus der Donor-DNA mit einem komplementären Strang aus der Akzeptor-DNA paart.

Die DNA-Polymerase dehnt den eindringenden Strang aus, und die verlängerte D-Schleife paart sich dann mit dem freien 3'-Schwanz. Die DNA-Synthese am neu eingefangenen Strang führt zur Bildung eines Zwischenprodukts mit zwei viersträngigen Strukturen, den sogenannten Holliday-Verbindungen.

Dieses Zwischenprodukt des doppelten Holliday-Übergangs wird durch DNA-Reparaturenzyme, sogenannte Resolvasen, aufgelöst, und es gibt zwei Orientierungen, in denen die Verbindungen gespalten werden können. Im ersten Fall schneidet die Resolvase jede Verbindung horizontal ein, so dass die Elternstränge noch intakt sind.

Dies führt zu einem Nicht-Crossover-Produkt, das so benannt ist, weil die Stränge nach dem Bruch bei ihrem ursprünglichen Partner verbleiben und es keine größere Überkreuzung von Donor- und Akzeptorstrang gibt.

Alternativ, wenn die Spaltung vertikal erfolgt, werden die die Schädigung flankierenden Bereiche vertauscht, was zu einem Crossover-Produkt führt, bei dem der Donorstrang nach dem Bruch mit dem Akzeptorstrang rekombiniert.

Die Genkonversion hat einen erheblichen Einfluss auf die genomische Diversität. Bei sich sexuell fortpflanzenden Organismen erbt der Nachwuchs einen Satz Gene vom Vater und einen Satz von der Mutter.
Die elterlichen DNA-Sätze rekombinieren und die Schwesterchromatiden durchlaufen eine Genumwandlung. Dies führt dazu, dass die Nachkommen im Vergleich zu denen der Eltern neue Chromosomen aufweisen.