主な相違点

組換えと交差の主な違いは、組換えでは次世代に対立遺伝子が混在するのに対し、交差では非姉妹染色体間で遺伝物質の交換が行われ、その後組換えが行われることである。

組換え vs. 乗換え

組換えは通常、多くの異なる形質の組み合わせからなる子孫の形成を意味し、一方、交差は通常、非姉妹染色体間でDN**セグメントなどの遺伝物質が交換されることを意味します。組換えでは、クロスオーバーが染色体の遺伝子組換えを起こし、逆にシナプスがクロスオーバーを起こす。組換えは個体内で必ず起こり、次世代に引き継がれる。一方、交差は相同染色体上で必ず起こるかどうかは不明で、起こらない場合は親染色体のみが観察される。

遺伝子の組み換えは、種や集団レベルでの遺伝的多様性に重要な役割を果たす。逆に、遺伝子の組み換えを利用した交配は、子孫の染色体の対立遺伝子を変化させることができる。組換えでは、減数分裂の際に必ず2種類の対立遺伝子が結合して次世代に受け継がれる。一方、交叉では、非姉妹染色体や相同染色体のDN**セグメントがその過程で交換される。組換えは、減数分裂の際に二本鎖切断の修復機構として働き、子孫に遺伝的変異を生み出す。一方、ハイブリダイゼーションは、相同染色体間の遺伝子組換えに過剰な役割を担っている。

比較表

組換えは何ですか？

組換えとは、染色体上の異なる対立遺伝子の組み合わせにより、異なる配列の形質を持つ子孫を形成することと定義される。遺伝子の組み換えは自然なプロセスと考えられており、通常、減数分裂の際に起こります。真核生物における遺伝子組換えは、前段階の減数分裂の際に起こる。1 減数分裂は、有性生殖の際に異なる配偶子が形成される方法であると考えられている。遺伝的に変化する子孫の形成は、減数分裂の際に親の配偶子の遺伝子が変異する遺伝子組換えの結果である。

真核生物の遺伝子組み換えでは、相同染色体の対合の後に、非相同染色体間で遺伝子の知識の交換が行われる。DN**セグメントの交換は、非物理的または物理的な移動によって行われます。非物理的な転送の種類としては、合成関連鎖アニーリング（SDSA）やダブルホリデイジャンクション（DHJ）があり、二本鎖切断や鎖攻撃後のギャップから遺伝物質の複製が開始されることで開始される。したがって、SDSAパスウェイとDHJパスウェイの両方がイノベーション・メカニズムであると考えられる。

有糸分裂では、間期末にDNAの複製が行われ、姉妹染色分体間で遺伝情報の交換が行われる。しかし、複製法によって形成された同一のDNA分子間で物質の交換が行われるため、この過程で新たな対立遺伝子クラスターが形成されることはない。

遺伝子組換えは、リコンビナーゼと呼ばれる一群の酵素によって触媒される。リコンビナーゼは通常、大腸菌に存在する。この種の細菌では、有糸分裂の過程で組換えが起こり、姉妹染色分体を介してその生物間で遺伝物質が受け継がれる。細菌のうち、古細菌にはRecAのホモログとされるリコンビナーゼRadAが存在する。また、酵母のrad51id.に見られる減数分裂に特異的なリコンビナーゼとして、DMC1がある。

組換え酵素の種類

• 大腸菌で発見
• Lada: 古細菌に存在し、RecAと相同性を持つ。
• RAD51: 酵母に存在する
• DMC1：特異的な減数分裂組み換え酵素として発見される

遺伝情報伝達の経路

• 物理的な移動：非姉妹染色体間の染色体セグメントの交換によって生じる遺伝情報の移動は、一般に物理的なものである。
• 非物理的移送：ある染色体の遺伝物質の一部を、染色体部分を物理的に交換することなく、別の染色体部分にコピーすることができる。この方法は、非物理的移送と呼ばれる。

非物理的移転の種類

• SDSA（Synthetically Related Strand Annealing）：この非物理的な転送では、DN**セグメントを介した物理的な交換ではなく、物質交換を可能にすることで遺伝物質の複製が行われる。
• ダブルホリデイジャンクション（DHJ）：これも遺伝情報の複製で、遺伝物質の非物理的な移動につながる。

情報の再現性の種類

• 非交叉型（NCO）：このタイプでは、切れた鎖が更新されるとき、二本鎖の切れた部分を含む一方の染色体だけが新しい情報として受け継がれます。
• 交差型（CO）：二本鎖を持つ染色体の両方、あるいは二本鎖を持たない他の染色体が、新しい遺伝物質によって伝達されるタイプです。

クロスオーバーは何ですか？

クロスオーバーとは、シナプスの際に非姉妹染色分体間でDNA部分が交換されることと定義される。交叉は通常、相同な2本の染色体間で遺伝物質を交換し、新しい対立遺伝子の混合物を形成することにより、遺伝子の組換えを促進するものである。

ハイブリダイゼーションのプロセスは、相同染色体対で発生する同一のDN**セグメントが分離することによって開始される。DNA分子はDNA損傷剤によって、またはspo11タンパク質は二本鎖切断によって導入される。その後、DNAホーンの5'末端がヌクレアーゼによって分解される。この消化物の5'末端は、二本鎖DNAの端に3'伸長を導入している。

3'方向に伸びた一本鎖は、リコンビナーゼRad51とdmc1によってラップされ、**白色のフィラメントを形成する。リコンビナーゼは、非姉妹染色分体への3′伸長を促進する。非姉染色体DNA鎖を鋳型として、3'伸長が入り、DNA合成が開始される。この3'インチに侵入する主要な構造は、クロスストランド・インターチェンジまたはホリデイジャンクションと呼ばれる。組み換え酵素がホリデイジャンクションをクロスオーバーに沿ってドラッグする。

主な相違点

1. 組換えは通常、多くのユニークな形質または異なる形質の混合物からなる子孫の形成を意味し、混成は通常、相同染色体間でDNA部分などの遺伝物質の交換を論じる。
2. 減数分裂の際に異なる2つの対立遺伝子が結合して次世代に受け継がれるのが組換えで、一方、姉妹染色体や非相同染色体のDN**セグメントが交換されると、この過程で交叉が起こります。
3. クロスオーバーは、遺伝子組換え時の染色体の組み換えの主な原因であり、シナプス作用の結果としてクロスオーバーが起こり、通常は染色体の交叉に至る。
4. 組換えは個体内で起こり続け、次世代に分配される。一方、親染色体は、相同染色体では組換えが起こるか起こらないかなので、非相同染色体では組換えが起こらない場合のみ、交配の際に観察される。
5. 遺伝子の組み換えは、種または集団レベルの遺伝的多様性に大きな役割を果たしている。逆に、遺伝子の組み換えを通じて、雑種はある集団内で染色体の異なる対立遺伝子を変異させることができる。
6. 組換えは減数分裂の際に、子孫に遺伝的変異をもたらす二本鎖の切断を作り出す修復的役割を果たし、一方、ハイブリダイゼーションは、相同染色体間の遺伝的組換えの物理的遊びに広い意義を持っている。

結論

以上の考察から、組換えと交叉は、主にシナプスの際に発生する用語であり、互換的に使用されることがわかる。組換えとは、異なる対立遺伝子を組み合わせて、子孫に新しい形質を形成することである。クロスオーバーは、減数分裂の際に非姉妹染色分体間でDNAの一部が交換されるもう一つのメカニズムである。