Avainero ei-homologisen päiden liittämisen ja homologisen suoran toiston välillä on se, että ei-homologinen päiden yhdistäminen on reitti, joka korjaa DNA:n kaksijuosteiset katkeamat, joka ei vaadi homologista templaattia korjauksen ohjaamiseksi, kun taas homologinen suora toisto on reitti. joka korjaa DNA:n kaksijuosteiset katkokset, jotka vaativat homologisen mallin korjauksen ohjaamiseksi.
DNA-korjaus on prosessi, jossa solu tunnistaa ja korjaa DNA-molekyylien vauriot. Yleensä normaalit aineenvaihduntatoiminnot ja ympäristötekijät, kuten säteily, voivat aiheuttaa DNA-vaurioita. Nämä tekijät voivat aiheuttaa kymmeniä tuhansia yksittäisiä molekyylivaurioita solua kohti päivässä. DNA:n kaksoisjuostekatkojen korjausreitit ovat DNA:n korjausreittejä biologisissa soluissa. On olemassa kaksi DNA:n kaksijuosteisen katkeamisen korjausreittiä epähomologisena pään liitoksena ja homologisena suorana toistona.
Mitä ei-homologinen loppuliittyminen on?
Nonhomologous end Joining (NHEJ) on reitti, joka korjaa kaksijuosteiset katkeamat DNA:ssa eikä vaadi homologista mallia ohjaamaan korjausta. Moore ja Haber löysivät tämän reitin vuonna 1966. Tätä reittiä ohjaavat tyypillisesti lyhyet homologiset DNA-sekvenssit (mikrohomologiat), joita esiintyy usein yksijuosteisissa ulkonemissa kaksisäikeisten katkeamien päissä. Kun ylitykset ovat yhteensopivia, NHEJ-reitti korjaa kaksoissäikeet katkeavat tarkasti. Kuitenkin, kun ylitykset eivät ole täysin yhteensopivia, se johtaa epätarkkuuteen korjaukseen, joka aiheuttaa nukleotidien menetystä. Sopimaton NHEJ-reitti voi johtaa translokaatioihin, telomeerifuusioihin ja kasvainsolujen tunnusmerkkeihin.
Kuva 01: Ei-homologinen loppuliitos
NHEJ-reitillä on kolme päävaihetta: lopun sidonta ja kiinnitys, loppukäsittely ja ligaatio. Nisäkkäillä proteiinit nimeltä Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN), DNA-PKcs, Ku (Ku70 & 80) osallistuvat päiden silloittamiseen. Loppukäsittelyvaihe sisältää yhteensopimattomien tai vaurioituneiden nukleotidien poistamisen ja DNA:n uudelleensynteesin DNA-polymeraasien avulla (aukon täyttö). Yhteensopimattomien tai vaurioituneiden nukleotidien poistamisen suorittaa nukleaasit, kuten Artemis. X-perheen DNA-polymeraasit Pol λ ja μ nisäkkäissä suorittavat aukon täytön. Loppujen käsittely ei ole tarpeen, jos päät ovat jo yhteensopivia ja niissä on 3'hydroksyyli- tai 5'fosfaattipäät. Lisäksi viimeinen ligaatiovaihe suoritetaan ligaatiokompleksilla IV, joka koostuu DNA-ligaasista IV ja sen kofaktorista XRCC4.
Mikä on homologinen suora toisto?
Homologinen suora toisto (HDR) on reitti, joka korjaa DNA:n kaksijuosteiset katkeamat käyttämällä homologista mallinetta korjauksen ohjaamiseen. Yleisin tapa homologiseen suoraan toistoon on homologinen rekombinaatio. HDR-mekanismi on mahdollinen vain, kun ytimessä on homologinen DNA-pala, enimmäkseen solusyklin G2- ja S-vaiheessa. HDR:n biologinen reitti alkaa histoniproteiinin, nimeltään H2AX, fosforylaatiolla alueella, jossa DNA:n kaksoisjuoste katkeaa. Tämä houkuttelee muita proteiineja vaurioituneeseen paikkaan. Sitten MRN-kompleksi sitoutuu vaurioituneisiin päihin ja estää kromosomikatkoja. MRN-kompleksi pitää myös katkenneet päät yhdessä. Myöhemmin DNA-päät käsitellään siten, että tarpeettomat kemiallisten ryhmien jäännökset poistetaan ja muodostuu yksijuosteisia ulkonemia.
Kuva 02: Homologinen suora toisto
Jokainen yksijuosteisen DNA:n pala on RPA-nimisen proteiinin peittämä, ja sen tehtävänä on pitää yksijuosteiset DNA-palat vakaina. Tämän jälkeen Rad51 korvaa RPA-proteiinin. Lisäksi, kun Rad51 työskentelee yhdessä BRCA2:n kanssa, se yhdistää komplementaarisen DNA-palan, joka tunkeutuu katkenneeseen DNA-juosteeseen muodostaen templaatin DNA-polymeraasille. Toinen proteiini, joka tunnetaan nimellä PCNA, pitää DNA-polymeraasin kiinni DNA:ssa. Viime kädessä polymeraasi syntetisoi katkenneen juosteen puuttuvan osan. Lisäksi, kun katkennut säie syntetisoidaan uudelleen, molempien säikeiden on irrotettava uudelleen. Malleja on ehdotettu useille eri tavoille. Kun säikeet on erotettu, prosessi on valmis.
Mitä yhtäläisyyksiä ei-homologisen loppuliitoksen ja homologisen suoran toiston välillä on?
- Epähomologinen päiden yhdistäminen ja homologinen suora toisto ovat kaksi DNA:n kaksijuosteisen katkeamisen korjausreittiä.
- MRN-kompleksi on mukana molemmissa reiteissä.
- Nukleaasit ovat mukana molemmissa reiteissä.
- DNA-polymeraasit ovat mukana molemmissa reiteissä.
- Nämä mekanismit löytyvät sekä prokaryooteista että eukaryooteista.
- Ne ovat molemmat tärkeitä solujen selviytymisen mekanismeja.
Mitä eroa on ei-homologisella loppuliitännällä ja homologisella suoralla toistolla?
Epähomologinen päiden yhdistäminen on reitti, joka korjaa DNA:n kaksijuosteiset katkeamat, joka ei vaadi homologista templaattia ohjaamaan korjausta, kun taas homologinen suora toisto on reitti, joka korjaa kaksijuosteiset katkeamat DNA:ssa homologisen templaatin avulla. Siten tämä on avainero ei-homologisen pään liittämisen ja homologisen suoran toiston välillä. Lisäksi homologinen rekombinaatio ei ole osallisena ei-homologisessa pään liittämisessä, kun taas homologinen rekombinaatio on osallisena homologisessa suorassa toistossa.
Alla oleva infografiikka esittelee erot ei-homologisen päätyliitoksen ja homologisen suoran toiston välillä taulukkomuodossa vierekkäin vertailua varten.
Yhteenveto – Epähomologinen loppuliittyminen vs homologinen suora toisto
DNA-korjaus voidaan tehdä erilaisilla mekanismeilla, kuten suoralla kääntämisellä, yksisäikeisten vaurioiden korjaamisella, kaksisäikeisten katkeamisten korjaamisella ja translesion synteesillä. Ei-homologinen pään yhdistäminen ja homologiset suorat toistot ovat kaksi DNA:n kaksoisjuostekatkosten korjausreittiä. Ei-homologinen pään yhdistäminen ei vaadi homologista templaattia ohjaamaan DNA:n korjausreittiä. Homologinen suora toisto on reitti, joka vaatii homologisen templaatin ohjaamaan DNA:n korjausta. Joten tämä on avainero ei-homologisen pään liitoksen ja homologisen suoran toiston välillä.
