A génkonverzió egy DNS-szekvencia helyettesítése homológ szekvenciával, így a szekvenciák azonossá válnak. A génkonverzió lehet allél, ami azt jelenti, hogy egy gén egyik allélja ugyanazon gén másik allélját helyettesíti, vagy nem allél/ektopikus [1] , amelyben az egyik paralóg DNS-szekvencia egy másikat alakít át. [2]
Paralógok azok a szekvenciák, amelyek ugyanabban a genomban vannak jelen, de az evolúció során az elsődleges szekvencia megkettőzésével (megkettőzésével) keletkeznek. A paralóg gének géncsaládokat alkotnak, és az azonos családba tartozó gének közötti konverziós események meglehetősen gyakoriak [1] . Konverzió történhet a fehérjéket kódoló funkcionális génszekvenciák között; pszeudogének között is – a genom azon szakaszai között, amelyek szekvenciájában homológok valamely funkcionális génnel, de elvesztették azt a képességüket, hogy a terméket RNS vagy fehérje formájában biztosítsák; egy funkcionális gén pszeudogén szekvenciává történő átalakulása is előfordulhat (és ez bizonyos esetekben embrionális fejlődési patológia kialakulásához vezet a működéshez szükséges gén elvesztése miatt), vagy fordítva, egy pszeudogén átalakulása a szerint. a funkcionális génszekvencia mintája.
A konverzió különböző hosszúságú szakaszokat érinthet, néha a gén egy részét érinti a konverzió, miközben a másik rész szekvenciáinak egyedisége megmarad (ebben az esetben szegmentális génkonverzióról beszélnek).
A genom stabilitásának megőrzése szempontjából a konverziónak kettős szerepe van: egyrészt segítheti a patogén tulajdonságokkal rendelkező gén mutáns változatának helyettesítését ugyanazon gén normál változatával. De másrészt az ellenkező konverzió is bekövetkezhet, ha a normál változatot kórokozóval helyettesítjük. Ebben az esetben a patogén recesszív variáns genotípusának homozigotizálását és recesszív betegség manifesztációját kaphatjuk a gyermekben, ellentétben a szülők genotipizálásán alapuló várakozásokkal. Így a génkonverzió megzavarhatja a szokásos mendeli szegregációkat az öröklődésben. Az onkogének mutációira való átalakulást és homozigotizációt is megfigyelték tumorsejtekben.
A génkonverzió a DNS -molekula homológ rekombináció mechanizmusával történő javítási folyamatán alapul . Ez a mechanizmus részt vesz egy olyan DNS-szál javítási folyamatában, amelyben kettős szál szakadás történt. Ha a homológ rekombináció során komplementer párosítás lép fel két homológ szekvencia között, a két szál közötti eltérésnél heteroduplex képződik , ami kiváltja a hibás illeszkedés javítását . Ez a rendszer az egyik láncot a másik modell mátrixa szerint korrigálja.
Itt megjegyezhető, hogy az egyik nukleotid másikkal való helyettesítésének valószínűsége nem azonos. Ha az egyik lánc tartalmazza a G vagy C nukleotidot, a második pedig A vagy T nukleotidot, akkor a második láncban lévő nukleotid helyettesítésének valószínűsége az első templátja szerint nagyobb, mint fordítva. Ezt a jelenséget konverziós aszimmetriának nevezik (angolul convert bias). Ez ahhoz vezet, hogy például a rekombinációs hot spotok régiójában, ahol a leggyakrabban fordulnak elő konverziós események, a G és C nukleotidok megnövekedett koncentrációja figyelhető meg a genom egészéhez képest [3] . Az egyik vagy másik lánc átalakulásának valószínűségét befolyásolhatja az is, hogy melyik hely vesz aktívabban részt a transzkripciós folyamatban: nagyobb a valószínűsége annak, hogy egy kevésbé aktív láncot egy aktívabb templát szerint korrigálnak, mint fordítva [4] . A javítórendszer ilyen működésének adaptív jelentése teljesen nyilvánvaló: egy kevésbé kifejezett DNS-fragmens valószínűleg tartalmazhat olyan mutációt, amely megzavarja a működését, és az átalakítás ezt a változatot egy hatékonyabbra cseréli.
Egyes esetekben az organizmusoknak nagyon sokféle szekvenciával kell rendelkezniük. Ez mindenekelőtt a „barát vagy ellenség” megkülönböztetésében részt vevő rendszerek működésére vonatkozik. Például különféle immunglobulinokat és antitesteket kell felépíteni, amelyek védelmet nyújtanak a különféle behatoló fertőző mikroorganizmusok ellen, míg maguknak a mikroorganizmusoknak a felületi antigének gyors helyettesítésére van szükségük ahhoz, hogy sikeresen elkerüljék a gazdaszervezet támadását. immunrendszer. Az ilyen rendszerekben a sejtek aktívan használják a génkonverziót számos működő szekvencia létrehozására szolgáló mechanizmusként. A mechanizmus lényege a következő. A szervezet számára szükséges fehérje egy bizonyos gén munkája révén termelődik, amely az aktív promóter alatt van és expresszálódik . A genomban több és változatos paralóg szekvencia is jelen van, amelyek nem expresszálódnak, de időszakosan véletlenszerűen használják templátként az aktív szekvencia-konverzióhoz. Így keletkezik például a tripanoszóma parazita (az alvászavar egysejtű kórokozója) különféle felületi antigénjei [5] . Ebben az esetben az egész folyamat genetikai szinten van programozva. Az események láncolata az aktív gén közelében egy kettős szálú törés kialakulásával kezdődik, de ez a törés nem véletlenszerűen jelenik meg lézióként, hanem egy nagyon specifikus endonukleáz enzim vezeti be, amely bizonyos intracelluláris jelekre válaszul aktiválódik.