Orígenes y evolución de la familia de genes recA / RAD51: Evidencia de duplicación genética antigua y transferencia genética endosimbiótica

El gen bacteriano recA y su homólogo eucariota RAD51 son importantes para la reparación del ADN, la recombinación homóloga y la estabilidad del genoma. Los miembros de la familia recA/RAD51 tienen funciones que se han diferenciado durante la evolución. Sin embargo, la historia evolutiva y las relaciones de estos miembros siguen sin estar claras. Las búsquedas de homólogos en procariotas y eucariotas indicaron que la mayoría de las eubacterias contienen solo un recA. Sin embargo, muchas especies arqueales tienen dos homólogos de recA/RAD51 (RADA y RADB), y los eucariotas poseen múltiples miembros (RAD51, RAD51B, RAD51C, RAD51D, DMC1, XRCC2, XRCC3 y recA). Los análisis filogenéticos indicaron que la familia recA/RAD51 se puede dividir en tres subfamilias: (i) RADalpha, con funciones altamente conservadas; (ii) RADbeta, con funciones relativamente divergentes; y (iii) recA, funcionando en eubacterias y orgánulos eucariotas. Las subfamilias RADalpha y RADbeta contienen miembros arqueales y eucariotas, lo que sugiere que se produjo una duplicación de genes antes de la separación de arqueas/eucariotas. En la subfamilia RADalpha, los genes eucariotas RAD51 y DMC1 formaron dos grupos monofiléticos separados cuando se utilizaron los genes arqueales RADA como grupo externo. Este resultado sugiere que ocurrió otro evento de duplicación en la etapa temprana de la evolución eucariota, produciendo el clado DMC1 con genes específicos de meiosis. La subfamilia RADbeta tiene un clado arqueal basal y cinco clados eucariotas, lo que sugiere que ocurrieron cuatro eventos de duplicación eucariota antes de que los animales y las plantas se divergieran. Los genes eucariotas recA fueron detectados en plantas y protistas y mostraron niveles de similitud de secuencia notablemente altos con los genes recA de proteobacterias o cianobacterias. Estos resultados sugieren que ocurrió una transferencia endosimbiótica de genes recA desde mitocondrias y cloroplastos a los genomas nucleares de los eucariotas ancestrales.