Tỏi tổ hợp là sự trao đổi vật liệu di truyền tạo ra cỏc tổ hợp gen mới trong cỏc phõn tử ADN thế hệ con, là nhõn tố quan trọng trong tiến hoỏ. Núi đến tỏi tổ hợp là núi đến sự trao đổi sợi hay
trao đổi chộo cú thể xảy ra nội trong phõn tử (do sự vặn xoắn và đứt-nối của một sợi) hoặc cú liờn quan giữa hai phõn tử với cơ chế thuận nghịch hoặc khụng thuận nghịch. Cú ba kiểu tỏi tổ hợp khỏc nhau về căn bản:
(1) Tỏi tổ hợp đặc hiệu vị trớ (site-specific recombination) phụ thuộc vào trỡnh tự tương đồng
được giới hạn giữa cỏc ADN tỏi tổ hợp. Vớ dụ điển hỡnh là sự xen của ADN phage λ vào ADN vật chủ.
(2) Tỏi tổ hợp tương đồng (homologous) hay đụi khi được gọi là tỏi tổ hợp chung
(generalized) là loại tỏi tổ hợp xảy ra trong giảm phõn. Đõy là dạng phổ biến nhất của tỏi tổ hợp, phụ thuộc vào độ tương đồng về trỡnh tự rộng rói giữa cỏc phõn tử ADN tham gia.
(3) Tỏi tổ hợp khụng chớnh thức (illegimate) cũng cần cú một sự tương đồng nhỏ nào đú giữa
cỏc ADN tỏi tổ hợp, nhưng khụng đặc thự. Cỏc yếu tố di truyền vận động thường sử dụng con đường tỏi tổ hợp ngoại lệ này.
Hỡnh 7.15. Ảnh hiển vi điện tử về sự tỏi tổ hợp của ADN plasmid.
Cỏc mụ hỡnh hiện nay về cơ chế tỏi tổ hợp tương đồng thống nhất gồm cỏc bước thiết yếu nhưng khụng nhất thiết theo thứ tự, như sau: (1) kết cặp của hai ADN tương đồng; (2) đứt góy của hai trong số cỏc sợi ADN tương đồng; (3) tỏi tạo cỏc liờn kết phosphodiester để nối liền hai sợi tương đồng (hoặc cỏc vựng của cựng một sợi trong tỏi tổ hợp nội phõn tử); (4) đứt góy hai sợi khỏc và nối chỳng lại. Cơ chế cơ sở do Robin Holliday đưa ra vào năm 1964 nờn gọi là mụ hỡnh
chuỗi xoắn kộp khỏc nhau và sau đú cắt đứt cấu trỳc trung gian theo một trong hai cỏch để tạo ra cỏc kiểu phõn tử ADN tỏi tổ hợp khỏc nhau. Hỡnh 7.16 về tỏi tổ hợp tương đồng là mụ hỡnh Holliday đó được cải biờn.
Hỡnh 7.16. Con đường tỏi tổ hợp tương đồng với sự tham gia của cỏc protein tỏi tổ hợp RecBCD. Đầu tiờn, RecBCD tạo cỏc vết đứt; sau đú cỏc protein RecA và SSB xỳc tiến sự xõm nhập
sợi, tạo ra bắt chộo hay là chỗ nối Holliday; RuvA và B thỳc đẩy sự di chuyển theo nhỏnh bờn; RuvC tạo cỏc vết nứt làm dung giải cấu trỳc này thành ra cỏc ADN tỏi tổ hợp.
DNA của một chromatid khụng chị em (''1') bị cắt đứt xuyờn qua cả hai sợi (một sự
“đứt góy sợi kộp”)
Một enzyme gặm dần phớa đầu 5' của mỗi sợi, để lại hai cỏi “đuụi” 3' của DNA sợi đơn. Khoảng này cú thể
dài 600-800 bazơ và cú lẽ được ổn định bằng cỏc protein chuyờn hoỏ cho chức năng đú.
1. Một trong cỏc đuụi sợi đơn tự nú xen giữa chuỗi xoắn kộp của chromatid khụng chị em “2” (màu đỏ) làm tỏch