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Lexikon der Biologie: Genkonversion

Genkonversionw [von latein. conversio = Umkehrung], die Umwandlung eines Allels in ein anderes während der Rekombination zwischen 2 DNA-Molekülen (Desoxyribonucleinsäuren), auf denen die beiden allelen Formen des betreffenden Gens liegen. Genkonversion führt dazu, daß die beiden Allele in den Produkten des Rekombinationsereignisses ungleich (nicht 2:2, sondern z.B. 3:1 oder 1:3) verteilt sind ( vgl. Abb. 1 ). Aus diesem Grund läßt sich Genkonversion bei Eukaryoten am besten dann beobachten, wenn die Produkte einer Meiose, während der das Crossing over stattfindet, direkt faßbar sind, wie z.B. bei den Ascosporen von Neurospora crassa (Neurospora). Besonders häufig wird Genkonversion bei Allelen gefunden, die in direkter Nachbarschaft des Austauschpunkts (Ort von „Brechen und Wiedervereinigen“) während des Crossing over auf den beiden beteiligten DNA-Molekülen lokalisiert sind. Die Häufigkeit der Genkonversion nimmt mit der Entfernung von den Bruchpunkten ab. Ursache der Genkonversion sind Reparaturprozesse (DNA-Reparatur) an fehlgepaarten DNA-Abschnitten (Heteroduplices, engl. mismatches), die während der einleitenden Phase des Crossing over entstehen, wenn sich nicht vollständig komplementäre DNA-Einzelstränge von homologen, aber nicht identischen Genen (Allelen) paaren ( vgl. Abb. 2 ). Sofern z.B. in Reparatur-defekten Mutantenstämmen die Heteroduplex-Bereiche (Heteroduplex) nicht repariert werden, trennen sich die allelen DNA-Stränge bei der nächsten Replikation und führen dann ohne Genkonversion in der Folgegeneration zu einer 1:1-Aufspaltung der beiden Allele. Besonders in bakteriellen Systemen führt die Genkonversion auch zu anderen Aufspaltungsverhältnissen der Nachkommen-Allele als zu den durch die Tetradenbildung bedingten 1:3- bzw. 3:1-Verhältnissen.



Genkonversion

Abb. 1: In den Produkten einer Meiose kann es durch Genkonversion zu einer ungleichen Aufspaltung der Allele, z.B. im Verhältnis 3:1, kommen.
a 3:1-Aufspaltung der Allele von Gen B in den Produkten der Rekombination;
b 2:2-Aufspaltung sämtlicher Allele in den Produkten der Rekombination



Genkonversion

Abb. 2: Entstehung von Genkonversion durch Reparatur von Rekombinations-Heteroduplices (reduplizierte Chromosomen sind durch 2 DNA-Doppelstränge schematisiert; die beiden Schwesterstränge werden durch das Centromer zusammengehalten):
a Paarung der beiden homologen Chromosomen in Prophase I der Meiose. Die allelen Formen eines Gens auf den beiden Chromosomen sind durch 2 unterschiedliche Basenpaare (A/T und G/C) symbolisiert.
b Durch Crossing over zwischen 2 DNA-Strängen in unmittelbarer Nachbarschaft der beiden Allele entstehen in 2 der 4 Chromatiden Bereiche mit je 1 Fehlpaarung (im Beispiel G/T und A/C). Diese Bereiche, die auch eine größere Anzahl von Fehlpaarungen umfassen können, bezeichnet man als Rekombinations-Heteroduplices.
c Die Reparatur der Fehlpaarungen führt dazu, daß in beiden Fällen die hier farbig wiedergegebenen Anteile ersetzt werden und damit ein ursprüngliches A/T-Paar in ein G/C-Paar umgewandelt wird. Grundsätzlich möglich wäre auch die Umwandlung eines G/C-Paares in ein A/T-Paar oder die gleichzeitige Umwandlung eines A/T-Paares in ein G/C-Paar und eines G/C-Paares in ein A/T-Paar. Im letztgenannten Fall könnte die Genkonversion nicht am Verteilungsverhältnis der Allele in den Meiose-Produkten erkannt werden.
d Nach der Aufteilung der Chromatiden in Meiose II liegen die genetischen Marken (Allele) G/C und A/T im Verhältnis 3:1 in den Meiose-Produkten vor.

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