A conversión xénica é o proceso polo cal unha secuencia de ADN substitúe a unha secuencia homóloga de maneira que finalmente as dúas secuencias son idénticas. A conversión xénica pode se alélica, na cal un alelo do mesmo xene substitúe ao outro alelo (e os dous alelos acaban sendo iguais entre si), ou ectópica, na que unha secuencia de ADN parálogo se converte noutra.
Conversión xénica alélica A conversión xénica alélica ten lugar durante a meiose cando a recombinación homóloga entre sitios heterocigóticos orixina unha falta de correspondencia no apareamento de bases. Esta falta de corespondencia é despois recoñecida e corrixida pola maquinaria celular o que causa que un dos alelos se converta no outro. Isto pode causar segregación non mendeliana de alelos nas células xerminais.
Conversión xénica ectópica/non alélica A recombinación non só ocorre durante a meiose, senón tamén como un mecanismo para a reparación de roturas de dobre cadea causadas por danos no ADN. Estas roturas de dobre cadea son reparadas xeralmente utilizando a cromátide irmá do dúplex roto e non o cromosoma homólogo, polo que non se orixina unha conversión alélica. A recombinación tamén ocorre entre secuencias homólogas presentes en diferentes loci xenómicos (secuencias parálogas) que se orixinaron por duplicacións xénicas previas. A conversión xénica que ocorre entre secuencias parálogas (conversión xénica ectópica) é responsable da chamada evolución concertada de familias xénicas.
Mecanismo miniatura|400px|Un modelo actual de recombinación meiótica, que se inicia cunha rotura de dobre cadea ou oco, seguido do emparellamento cun cromosoma homólogo e a invasión da febra para iniciar o proceso de reparación recombinacional. A reparación do oco pode orixinar que se formen rexións flanqueantes de tipo crossover ou con sobrecruzamento (CO) ou de tipo non-crossover ou de non sobrecruzamento (NCO). A recombinación CO crese que ocorre polo modelo de Unión de Holliday Dobre (DHJ), ilustrado á dereita, arriba. Os recombinantes NCO crese que se producen principalmente polo modelo de Annealing de Febra Dependente de Síntese (SDSA, Synthesis Dependent Strand Annealing), ilustratdo á esquerda, arriba. A maioría dos eventos de recombinación parecen ser do tipo SDSA. A conversión dun alelo no outro débese a miúdo a que se produciu unha falta de correspondencia na complementariedade de bases na reparación durante a recombinación homóloga: se durante a meiose unha das catro cromátides se emparella con outra cromátide, o que pode acontecer por causa da homoloxía de secuencias, pode ocorrer a transferencia da febra de ADN seguida dunha de reparación por falta de correspondencia. Isto pode alterar a secuencia dese tramo dun dos cromosomas, para que se converta en idéntica á secuencia do outro.
A recombinación meiótica iníciase coa formación de roturas de dobre cadea ou dobre febra. Os extremos 5' da zona da rotura son despois degradados, deixando longas porcións 3' colgantes que sobresaen de varios centos de nucleótidos de lonxitude. Un destes segmentos de ADN 3' monocatenarios invade despois unha secuencia homóloga do cromosoma homólogo adxacente, formando un intermediato que pode ser reparado por diferentes vías orixinando produtos con sobrecruzamento (CO ou crossovers) ou de non sobrecruzamento (NCO ou non-crossovers). En varios pasos do proceso de recombinación, fórmase un ADN heterodúplex (ADN de dobre cadea formado por unha cadea de cada un dos dous cromosomas homólogos, que pode ser completamente complementaria ou non). Cando hai unha falta de correspondencia nas bases do ADN heterodúplex, a secuencia dunha das febras será reparada para que se una á outra febra con perfecta complementariedade, o que ten como resultado a conversión dunha secuencia na outra. Este proceso de reparación pode seguir algunha das vías alternativas que se mostran na figura. Nunha das vías, fórmase unha estrutura chamada unión de Holliday dobre (DHJ, double Holliday junction), orixinando o intercambio físico de febras de ADN. Na outra das vías, chamada annealing de febra dependente de síntese (SDSA ou synthesis dependent strand annealing), hai intercambio de información pero non un intercambio físico de ADN. A conversión xénica ocorre durante a SDSA se as dúas moléculas de ADN son heterocigotas no sitio da reparación recombinacional. A conversión xénica pode tamén ocorrer durante a reparación recombinacional cando está implicada unha DHJ, e esta conversión xénica pode estar asociada coa recombinación física dos dúplex de ADN en ambos os lados da DHJ.
Conversión xénica nesgada e non nesgada A conversión xénica nesgada ocorre cando un alelo ten unha maior probabilidade de ser o doante que o outro nun evento de conversión xénica. Por exemplo, cando ocorre un apareamento errado T:G, neste tipo de conversión haberá máis ou menos probabilidades (pero non as mesmas) de que sexa corrixido de maneira que se forme un par C:G que de maneira que se forme un par T:A. Isto fai que ese alelo teña unha maior probabilidade de transmitirse á seguinte xeración. A conversión xénica non nesgada significa que ambas as posibilidades ocorren con igual probabilidade.
Conversión xénica nesgada a GC A conversión xénica nesgada a GC é o proceso polo cal o contido GC dun ADN se incrementa debido á conversión xénica durante a recombinación. Existen evidencias deste tipo de conversión en lévedos e humanos e a teoría foi examinada máis recentemente noutros eucariotas. En secuencia s de ADN humano analizadas, a taxa de sobrecruzamento correlaciónase positivamente co contido GC. As rexións pseudoautosómicas dos cromosomas X e Y humanos, que se sabe que teñen altas taxas de recombinación tamén teñen altos contidos GC.Galtier, N.; Piganeau, G., Mouchiroud, D., Duret, L. (2001). "GC-Content Evolution in Mammalian Genomes: The Biased Gene Conversion Hypothesis". Genetics 159: 907 –– 11 Certos xenes de mamíferos sofren unha evolución concertada (por exemplo, os operóns ribosómicos, ARNts, e xenes de histonas) son moi ricos en GC. O contido GC é maior en xenes de histonas parálogos humanos e de ratos que son membros de grandes subfamilias de xenes (que presumiblemente experimentaron evolución concertada) que en parálogos de xenes de histonas con secuencias relativamente únicas. Hai tamén evidencias dun nesgo GC no proceso de reparación de emparellamentos de bases errados. Crese que isto pode ser unha adaptación ao alto grao de desaminación de metil-citosina que pode causar transicións C→T.
Conversión xénica nesgada do xene Fxy do rato Os xenes Fxy ou Mid1 dalgúns mamíferos emparentados co rato Mus musculus (ratas, outras especies do xénero Mus, pero tamén en humanos) está localizado na rexión ligada ao sexo do cromosoma X. Porén, en Mus musculus, o xene debeu sufrir unha translocación recente de modo que o extremo 3’ do xene se solapa coa rexión pseudoautosómica (PAR) do cromosoma X, a cal se sabe que é un punto quente de recombinación. Esta porción do xene sufriu un drástico incremento no contido GC e na taxa de substitución na 3ª posición do codón e en intróns, mentres que a rexión 5’ do xene que está ligado ao X non. Como este efecto se dá só na rexión do xene que está experimentando un incremento da taxa de recombinación, ten que ser debido a unha conversión xénica nesgada e non a unha presión selectiva.Duret, L.; Galtier, N. (2009). "Biased Gene Conversion and the Evolution of Mammalian Genomic Landscapes". Annu. Rev. Genomics Hum. Genet. 10: 285 –– 311.
Conversión xénica nesgada a GC en patróns xenómicos humanos O contido GC varía amplamente no xenoma humano (do 40 ao 80%), mais parece haber grandes seccións do xenoma humano nas que o contido GC é como media maior ou menor que noutras rexións. Estas rexións non sempre teñen fronteiras claras, pero reciben o nome de isocoros. Unha posible explicación do presenza de isocoros ricos en GC é que evolucionaron debido a conversión xénica nesgada a GC en rexións con altos nives de recombinación.
Importancia evolutiva
Función adaptativa da recombinación Os estudos sobre a conversión xénica contribuíron ao noso coñecemento da función adaptativa da recombinación meiótica. O patrón de segregación ordinaria dun par de alelos (Aa) entre os catro produtos da meiose é 2A:2a. A detección de eventos infrecuentes de conversión xénica (por exemplo, ao detectar patróns de segregación 3:1 ou 1:3 durante unha determinada meiose) proporciona unha idea das vías alternativas de recombinación que dan lugar a que se formen cromosomas con sobrecruzamento ou sen sobrecruzamento no alelo estudado. Os episodios de conversión xénica pénsase que se orixinan cando os alelos “A” e “a” casualmente están preto do punto onde se produce un episodio de recombinación molecular. Así, é posible medir a frecuencia coa cal os eventos de conversión xénica están asociados con rexións cromosómicas con sobrecruzamento ou sen sobrecruzamento adxacentes (pero fóra delas) do lugar do episodio de conversión. Realizáronse numerosos estudos da conversión xénica en varios fungos (que son especialmente axeitados para facer estes estudos), e os seus resultados foron revisados por Whitehouse.Whitehouse, HLK. Genetic Recombination. New York: Wiley; 1982. (ver especialmente a páxina 321 e a táboa 38). ISBN 978-0-471-10205-2 Nesta revisión queda claro que a maioría dos episodios de conversión xénica non están asociados con marcadores de intercambio externos. A maioría dos episodios de conversión xénica estudados en diversos fungos están asociados con produtos de non sobrecruzamento de marcadores externos. Os episodios de conversión xénica de non sobrecruzamento prodúcense principalmente polo mecanismo de annealing de febra dependente de síntese (SDSA).McMahill MS, Sham CW, Bishop DK. (2007). Synthesis-dependent strand annealing in meiosis. PLoS Biol. 5(11):e299. PMID 17988174 Este proceso implica un intercambio de información limitado, pero non un intercambio físico de ADN, entre os dous cromosomas homólogos participantes no sitio do evento de conversión, e prodúcese pouca variación xenética. Deste modo, parece inadecuado explicar a función adaptativa da recombinación meiótica exclusivamente polos beneficios adaptativos de producir nova variabilidade xenética e/ou intercambio físico de ADN na maioría dos episodios de recombinación durante a meiose. Porén, a maioría dos episodios de recombinación meiótica poden ser explicados coa proposta de que son unha adaptación para a reparación dos danos sufridos polo ADN que pasaría aos gametos.Harris Bernstein, Carol Bernstein and Richard E. Michod (2011). Meiosis as an Evolutionary Adaptation for DNA Repair. Chapter 19 in DNA Repair. Inna Kruman editor. InTech Open Publisher. DOI: 10.5772/25117 http://www.intechopen.com/books/dna-repair/meiosis-as-an-evolutionary-adaptation-for-dna-repairElvira Hörandl (2013). Meiosis and the Paradox of Sex in Nature, Meiosis, Dr. Carol Bernstein (Ed.), ISBN 978-953-511-197-9, InTech, DOI: 10.5772/56542. Available from: http://www.intechopen.com/books/meiosis/meiosis-and-the-paradox-of-sex-in-nature