La réaction de base de la recombinaison homologue (HR) implique deux chromatides qui contiennent des séquences d’ADN partageant une étendue d’identité significative. L’une de ces séquences utilise un brin d’un autre comme matrice pour synthétiser l’ADN dans une réaction catalysée par une enzyme. Le produit final est un nouvel amalgame des deux substrats. Pour assurer une recombinaison précise des séquences, la RH est limitée aux phases S et G2 du cycle cellulaire. À ces étapes, l’ADN a déjà été répliqué et la probabilité d’un ADN identique ou Une séquence d’ADN similaire sur une chromatide sœur est élevée. Ainsi, le moment de la réparation empêche la recombinaison entre des séquences non identiques. Ceci est une caractéristique critique de la RH, en particulier lors de la recombinaison des séquences d’ADN parentales dans une progéniture, où une RH défectueuse peut conduire à perte du gène entier et de la région chromosomique environnante.
La réparation précise assurée par HR a été appliquée dans les techniques d’édition de gènes. HR est la première méthode qui a été utilisée pour modifier les génomes dans les cellules vivantes. Le système CRISPR-Cas9 est utilisé pour créer des cassures double brin ciblées afin de corriger les mutations pathogènes dans le génome. Les fragments isolés sont repris par les cellules, où ils peuvent se recombiner avec l’ADN cellulaire et remplacer la région ciblée du génome. Les mécanismes RH régissent la réparation des cassures et leur recombinaison précise avec le génome cellulaire. Pour aider les protéines HR à se localiser précisément au niveau des cassures double brin, les protéines Cas9 sont fusionnées avec des protéines effectrices HR qui peuvent recruter des protéines de réparation sur les sites endommagés. Des études ont montré que la fusion de Cas9 avec des protéines telles que CtIP, Rad52 et Mre11 peut multiplier par deux les événements HR dans la cellule tout en décourageant la jonction d’extrémités non homologues. De telles applications des RH dans l’édition du génome peuvent révolutionner la thérapie génique et fournir un traitement pour les maladies génétiques qui sont actuellement considérées comme incurables.
