ホリデイジャンクション
ロビン・ホリデイは、トウモロコシ黒穂病菌(英語版)Ustilago maydisと出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeの研究に基づいて、1964年に相同組換えに関するモデルの一部としてジャンクション構造を提唱した。その構造は現在では彼の名前を冠して呼ばれている。ホリデイのモデルは遺伝子変換と染色体乗換えの双方を説明する分子機構をもたらした。ホリデイは提唱した経路が塩基のミスマッチを含むヘテロ二本鎖DNA断片を形成することに気づき、細胞はそのようなミスマッチを修復する機構を持っていると予測した。後に実際にミスマッチ修復機構が発見された。ホリデイのモデル以前に受け入れられていたモデルは"copy-choice"機構と呼ばれるもので、乗換え鎖は部分ごとに異なる鎖から直接合成が行われていると考えられていた。
相同組換えに関するホリデイモデルは元々、各親由来のDNAのうちの1本のそれぞれ同じ箇所に一本鎖切断が生じると想定していた。その後、切断された鎖の末端は他方のDNA二重らせんへ向かって移動する。侵入してきた鎖はそこで他の末端と遭遇して連結され、ホリデイジャンクションが形成される。乗換え鎖は当初のパートナー鎖と再アニーリングを行い、元々の相補鎖と置き換わってヘテロ二本鎖断片が形成される。通常、減数分裂の過程では双方のアレルが2コピーずつ生じるが、ミスマッチ修復の際にどちらの鎖が鋳型として利用されるかによって、一方のアレルは3コピー、他方は1コピーとなる可能性がある。これは遺伝子変換として知られる。
ホリデイの最初のモデルは基本的に鎖の連結と交換のみを想定し、双方の染色体のヘテロ二本鎖は相互的な関係となると想定していたが、酵母での実験的データはこれとは矛盾していた。