Nøkkelforskjellen mellom ikke-homolog endesammenføyning og homolog direkte repetisjon er at ikke-homolog endesammenføyning er en vei som reparerer dobbelttrådsbrudd i DNA som ikke krever en homolog mal for å lede reparasjon, mens homolog direkte repetisjon er en vei som reparerer dobbelttrådsbrudd i DNA som krever en homolog mal for å veilede reparasjon.
DNA-reparasjon er en prosess der en celle identifiserer og korrigerer skader på DNA-molekylene. Vanligvis kan normale metabolske aktiviteter og miljøfaktorer som stråling forårsake DNA-skader. Disse faktorene kan resultere i titusenvis av individuelle molekylære lesjoner per celle per dag. Reparasjonsveier for DNA-dobbeltrådbrudd er DNA-reparasjonsveier i biologiske celler. Det er to reparasjonsveier for DNA-dobbeltrådbrudd som ikke-homolog endesammenføyning og homolog direkte repetisjon.
Hva er Nonhomologous End Joining?
Nonhomologous end joining (NHEJ) er en vei som reparerer dobbelttrådsbrudd i DNA og krever ikke en homolog mal for å veilede reparasjon. Denne veien ble funnet av Moore og Haber i 1966. Denne veien styres typisk av korte homologe DNA-sekvenser (mikrohomologier) som ofte er tilstede i enkelttrådede overheng på endene av dobbelttrådsbrudd. Når overhengene er kompatible, reparerer NHEJ-banen de doble strengene brudd nøyaktig. Men når overhengene ikke er perfekt kompatible, fører det til upresis reparasjon som vil forårsake tap av nukleotider. Den upassende NHEJ-veien kan føre til translokasjoner, telomerfusjoner og kjennetegn på tumorceller.
Figur 01: Ikke-homolog sluttsammenføyning
NHEJ-veien har tre hovedtrinn: endebinding og tjoring, endebehandling og ligering. Hos pattedyr er proteiner k alt Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN), DNA-PKcs, Ku (Ku70 & 80) involvert i endebrodannelse. Sluttprosesseringstrinnet involverer fjerning av feiltilpassede eller skadede nukleotider og resyntese av DNA ved hjelp av DNA-polymeraser (gap-fylling). Fjerning av feiltilpassede eller skadede nukleotider utføres av nukleaser som Artemis. X-familiens DNA-polymeraser Pol λ og μ hos pattedyr utfører gapet. Sluttbehandling er ikke nødvendig hvis endene allerede er kompatible og har 3'hydroxyl- eller 5'fosfattermini. Videre utføres det siste ligeringstrinnet av ligeringskompleks IV som består av DNA-ligase IV og dets kofaktor XRCC4.
Hva er homolog direkte repetisjon?
Homolog direkte repetisjon (HDR) er en vei som reparerer dobbelttrådsbrudd i DNA ved bruk av en homolog mal for å veilede reparasjon. Den vanligste måten for homolog direkte repetisjon er gjennom homolog rekombinasjon. HDR-mekanisme er bare mulig når det er et homologt stykke DNA i kjernen, for det meste i G2- og S-fasen av cellesyklusen. Den biologiske veien til HDR starter med fosforylering av histonprotein k alt H2AX i området der DNA-dobbeltstrengsbrudd oppstår. Dette tiltrekker andre proteiner til det skadede stedet. Da binder MRN-komplekset seg til skadede ender og forhindrer kromosombrudd. MRN-kompleks holder også ødelagte ender sammen. Senere behandles DNA-ender på en slik måte at unødvendige rester av kjemiske grupper fjernes, og det dannes enkelttrådede overheng.
Figur 02: Homolog direkte repetisjon
Hvert stykke enkelttrådet DNA er dekket av proteinet k alt RPA, og dets funksjon er å holde enkelttrådede DNA-stykker stabile. Etter dette erstatter Rad51 RPA-proteinet. Dessuten, når Rad51 jobber sammen med BRCA2, kobler Rad51 et komplementært DNA-stykke som invaderer den ødelagte DNA-tråden for å danne en mal for DNA-polymerase. DNA-polymerasen holdes på DNA av et annet protein kjent som PCNA. Til syvende og sist syntetiserer polymerasen den manglende delen av den ødelagte tråden. Videre, når den ødelagte tråden resyntetiseres, må begge trådene kobles fra igjen. Modeller for mange måter å koble fra er foreslått. Etter at trådene er separert, er prosessen fullført.
Hva er likhetene mellom ikke-homolog endesammenføyning og homolog direkte repetisjon?
- Ikke-homolog endesammenføyning og homolog direkte repetisjon er to reparasjonsveier for DNA-dobbeltrådbrudd.
- MRN-komplekset er involvert i begge veier.
- Nukleaser er involvert i begge veier.
- DNA-polymeraser er involvert i begge veier.
- Disse mekanismene kan finnes i både prokaryoter og eukaryoter.
- De er begge avgjørende mekanismer for celleoverlevelse.
Hva er forskjellen mellom ikke-homolog endesammenføyning og homolog direkte repetisjon?
Ikke-homolog endesammenføyning er en vei som reparerer dobbelttrådsbrudd i DNA som ikke krever en homolog mal for å veilede reparasjon, mens homolog direkte repetisjon er en vei som reparerer dobbelttrådsbrudd i DNA ved hjelp av en homolog mal. Dermed er dette nøkkelforskjellen mellom ikke-homolog endesammenføyning og homolog direkte repetisjon. Videre er homolog rekombinasjon ikke involvert i ikke-homolog endesammenføyning, mens homolog rekombinasjon er involvert i homolog direkte repetisjon.
Infografien nedenfor viser forskjellene mellom ikke-homolog endesammenføyning og homolog direkte repetisjon i tabellform for side ved side-sammenligning.
Sammendrag – ikke-homolog sluttsammenføyning vs homolog direkte repetisjon
DNA-reparasjon kan gjøres med forskjellige mekanismer som direkte reversering, reparasjon av enkelttrådskader, reparasjon av dobbelttrådbrudd og translesjonssyntese. Ikke-homolog endesammenføyning og homologe direkte repetisjoner er to reparasjonsveier for DNA-dobbeltrådbrudd. Ikke-homolog endesammenføyning krever ikke en homolog mal for å lede DNA-reparasjonsveien. Homolog direkte repetisjon er en vei som krever en homolog mal for å veilede DNA-reparasjon. Så dette er nøkkelforskjellen mellom ikke-homolog endesammenføyning og homolog direkte repetisjon.
