Rekombinasi homolog adalah proses di mana satu wilayah DNA diganti atau ditukar dengan yang lain. Agar ini terjadi, kedua sekuens harus berbagi atau memiliki fragmen yang sangat mirip dari sekuensnya , dengan cara ini DNA akan dapat berhibridisasi antara satu rantai dengan rantai lainnya. Dalam rekombinasi homolog, dua sekuens DNA yang dikodekan pada kromosom yang berbeda atau daerah terpencil dari kromosom yang sama yang memiliki tingkat homologi tertentu (urutan basa nitrogennya identik atau sangat mirip) berpasangan dan dapat dipertukarkan. Ini proses yang relatif langka di hampir semua keadaan di makhluk hidup yang paling berkembang. Namun, rekombinasi homolog sangat sering terjadi selama meiosis, memungkinkan variabilitas genetik yang tinggi pada makhluk hidup.
Rekombinasi homolog dapat terjadi antara kromosom homolog.
Selama pembelahan sel adalah normal bagi kromosom yang berpasangan untuk mengalami rekombinasi homolog (pada makhluk hidup diploid , hampir semuanya, setiap sel mengandung satu pasang dari masing-masing kromosom). Rekombinasi homolog adalah proses yang kurang terkontrol pada bakteri. Faktanya, rekombinasi homolog diyakini telah menjadi proses kunci dalam evolusi, memungkinkan pertukaran gen antara spesies bakteri yang berbeda . Pada eukariota, selama pembentukan gamet, biasanya pasangan kromosom bergabung kembali untuk meningkatkan variabilitas genetik keturunannya.
Namun proses ini tidak hanya dilakukan pada pembelahan sel. Banyak organisme yang menginfeksi makhluk hidup lain harus memasukkan DNA mereka sendiri ke dalam genom inang agar dapat disintesis oleh mesin replikatif inang. Ini adalah kasus retrovirus, misalnya, yang memasukkan DNA mereka ke dalam DNA inang melalui rekombinasi homolog dari urutan terminal genom mereka, yang disebut LTRs (pengulangan terminasi panjang) dengan urutan pasangan DNA manusia.
Ada juga bakteri yang mampu melakukan proses ini . Seperti Agrobacterium tumefaciens , ia mampu menginfeksi tanaman dan memasukkan DNA-nya sendiri ke dalam genom tanaman untuk mensintesis protein untuknya.
Faktanya, ada sekuens yang disebut transposon yang mampu mentransposisi, jenis rekombinasi homolog tertentu dalam genom yang sama di mana mereka ditemukan, di mana, selain bergerak, meningkatkan jumlah salinan dalam proses. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang daerah DNA yang “melompat” ini dalam artikelnya sendiri di sini (akan datang) dan tentang penemunya Barbara McClintock di sini .
Selama rekombinasi homolog untai DNA harus saling mengenali . Mereka kemudian dipotong oleh protein tertentu ( endonuklease ) dan kemudian mereka akan dipasang kembali oleh protein lain ( ligase ) untuk menghindari degradasi. Escherichia coli, bakteri, memiliki 4 protein yang terlibat dalam proses ini. Di laboratorium, dimungkinkan untuk mereplikasi secara kimiawi lingkungan yang diperlukan untuk menggabungkan kembali dua urutan DNA dengan menambahkan hanya 3 enzim, dua plasmid yang menunjukkan homologi urutan dapat digabungkan kembali, meskipun dengan efisiensi yang rendah. Bahkan, proses ini dilakukan secara rutin untuk mengkloning gen yang diinginkan (dari makhluk hidup mana pun) untuk menambahkan penanda, memodifikasinya, atau meningkatkan produksinya pada bakteri. Baca lebih lanjut tentang langkah-langkah proses rekombinasi di artikelnya sendiri di sini (segera hadir).