Kľúčový rozdiel medzi spojením nehomológnych koncov a homológnym priamym opakovaním je v tom, že spojenie nehomológnych koncov je cesta, ktorá opravuje dvojvláknové zlomy v DNA, ktorá nevyžaduje homológny templát na vedenie opravy, zatiaľ čo homológne priame opakovanie je cesta ktorý opravuje dvojvláknové zlomy v DNA, ktoré vyžadujú homológny templát na vedenie opravy.
Oprava DNA je proces, pri ktorom bunka identifikuje a opravuje poškodenie molekúl DNA. Vo všeobecnosti môžu normálne metabolické aktivity a environmentálne faktory, ako je žiarenie, spôsobiť poškodenie DNA. Tieto faktory môžu viesť k desiatkam tisíc individuálnych molekulárnych lézií na bunku za deň. Opravné dráhy dvojvláknových zlomov DNA sú dráhy opravy DNA v biologických bunkách. Existujú dve cesty opravy zlomov DNA s dvojitým reťazcom, ako je nehomologické spojenie koncov a homológne priame opakovanie.
Čo je nehomologické spájanie na konci?
Nehomologické spájanie koncov (NHEJ) je cesta, ktorá opravuje dvojvláknové zlomy v DNA a nevyžaduje homológny templát na vedenie opravy. Túto dráhu našli Moore a Haber v roku 1966. Táto dráha je typicky riadená krátkymi homológnymi DNA sekvenciami (mikrohomológiami), ktoré sú často prítomné v jednovláknových previsoch na koncoch dvojvláknových zlomov. Keď sú presahy kompatibilné, dráha NHEJ opraví prerušenie dvojitých vlákien presne. Keď však presahy nie sú dokonale kompatibilné, vedie to k nepresnej oprave, ktorá spôsobí stratu nukleotidov. Nevhodná dráha NHEJ môže viesť k translokáciám, fúziám telomér a charakteristickým znakom nádorových buniek.
Obrázok 01: Nehomologické spájanie koncov
Cesta NHEJ má tri hlavné kroky: ukončenie väzby a uviazania, ukončenie spracovania a ligácia. U cicavcov sa proteíny nazývané Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN), DNA-PKcs, Ku (Ku70 & 80) podieľajú na premosťovaní koncov. Konečný krok spracovania zahŕňa odstránenie nezhodných alebo poškodených nukleotidov a resyntézu DNA pomocou DNA polymeráz (vyplnenie medzier). Odstránenie nezhodných alebo poškodených nukleotidov sa uskutočňuje nukleázami, ako je Artemis. DNA polymerázy Pol λ a μ rodiny X u cicavcov vypĺňajú medzery. Koncové spracovanie nie je potrebné, ak sú konce už kompatibilné a majú 3'hydroxylové alebo 5'fosfátové konce. Okrem toho sa posledný krok ligácie uskutočňuje ligačným komplexom IV, ktorý pozostáva z DNA ligázy IV a jej kofaktora XRCC4.
Čo je homológne priame opakovanie?
Homológne priame opakovanie (HDR) je dráha, ktorá opravuje dvojvláknové zlomy v DNA s použitím homológneho templátu na vedenie opravy. Najbežnejším spôsobom homológneho priameho opakovania je homológna rekombinácia. Mechanizmus HDR je možný len vtedy, keď je v jadre homológny kus DNA, väčšinou v G2 a S fáze bunkového cyklu. Biologická dráha HDR začína fosforyláciou histónového proteínu nazývaného H2AX v oblasti, kde dochádza k zlomu dvojvlákna DNA. To priťahuje ďalšie proteíny na poškodené miesto. Potom sa komplex MRN naviaže na poškodené konce a zabráni chromozomálnym zlomom. Komplex MRN tiež drží zlomené konce pohromade. Neskôr sa konce DNA spracujú tak, že sa odstránia zbytočné zvyšky chemických skupín a vytvoria sa jednovláknové previsy.
Obrázok 02: Homologické priame opakovanie
Každý kúsok jednovláknovej DNA je pokrytý proteínom nazývaným RPA a jeho funkciou je udržiavať stabilné kúsky jednovláknovej DNA. Potom Rad51 nahradí proteín RPA. Okrem toho, keď spolupracuje s BRCA2, Rad51 spája komplementárny kúsok DNA, ktorý napadne zlomený reťazec DNA, aby vytvoril templát pre DNA polymerázu. DNA polymeráza je držaná na DNA iným proteínom známym ako PCNA. Nakoniec polymeráza syntetizuje chýbajúcu časť prerušeného vlákna. Okrem toho, keď sa prerušené vlákno znovu syntetizuje, oba vlákna sa musia znova odpojiť. Navrhujú sa modely mnohých spôsobov odpojenia. Po oddelení prameňov je proces dokončený.
Aké sú podobnosti medzi spojením nehomológnych koncov a homológnym priamym opakovaním?
- Nehomologické spájanie koncov a homológne priame opakovanie sú dve cesty opravy zlomov DNA s dvoma vláknami.
- komplex MRN je zapojený do oboch ciest.
- Nukleázy sa podieľajú na oboch dráhach.
- DNA polymerázy sa podieľajú na oboch dráhach.
- Tieto mechanizmy možno nájsť u prokaryotov aj eukaryotov.
- Obaja sú kľúčovými mechanizmami pre prežitie buniek.
Aký je rozdiel medzi spojením nehomológneho konca a homológnym priamym opakovaním?
Nehomologické spájanie koncov je dráha, ktorá opravuje dvojvláknové zlomy v DNA, ktorá nevyžaduje homológny templát na vedenie opravy, zatiaľ čo homológne priame opakovanie je dráha, ktorá opravuje dvojvláknové zlomy v DNA pomocou homológneho templátu. Toto je kľúčový rozdiel medzi nehomologickým spojením koncov a homológnym priamym opakovaním. Okrem toho, homológna rekombinácia nie je zapojená do nehomologického spojenia koncov, zatiaľ čo homológna rekombinácia je zapojená do homológneho priameho opakovania.
Nižšie uvedená infografika predstavuje rozdiely medzi nehomologickým spájaním koncov a homológnym priamym opakovaním v tabuľkovej forme na porovnanie vedľa seba.
Súhrn – nehomologické ukončenie spojenia vs homológne priame opakovanie
Oprava DNA sa môže vykonávať rôznymi mechanizmami, ako je priama reverzia, oprava poškodenia s jedným reťazcom, oprava dvojvláknových zlomov a syntéza translézie. Nehomologické spájanie koncov a homológne priame opakovania sú dve opravné dráhy dvojvláknových zlomov DNA. Nehomologické spájanie koncov nevyžaduje homológny templát na vedenie dráhy opravy DNA. Homológne priame opakovanie je dráha, ktorá vyžaduje homológny templát na vedenie opravy DNA. Toto je kľúčový rozdiel medzi spojením nehomológnych koncov a homológnym priamym opakovaním.
