Nyckelskillnaden mellan icke-homolog ändfogning och homolog direktupprepning är att icke-homolog ändfogning är en väg som reparerar dubbelsträngsbrott i DNA som inte kräver en homolog mall för att vägleda reparation, medan homolog direktupprepning är en väg som reparerar dubbelsträngsbrott i DNA som kräver en homolog mall för att vägleda reparationen.
DNA-reparation är en process där en cell identifierar och korrigerar skador på DNA-molekylerna. I allmänhet kan normala metaboliska aktiviteter och miljöfaktorer som strålning orsaka DNA-skador. Dessa faktorer kan resultera i tiotusentals individuella molekylära lesioner per cell och dag. Reparationsvägar för DNA dubbelsträngsbrott är DNA-reparationsvägar i biologiska celler. Det finns två DNA-dubbelsträngsbrottsreparationsvägar som icke-homolog ändskarvning och homolog direkt upprepning.
Vad är Nonhomologous End Joining?
Nonhomologous end joining (NHEJ) är en väg som reparerar dubbelsträngsbrott i DNA och kräver inte en homolog mall för att vägleda reparation. Denna väg hittades av Moore och Haber 1966. Denna väg styrs vanligtvis av korta homologa DNA-sekvenser (mikrohomologier) som ofta finns i enkelsträngade överhäng i ändarna av dubbelsträngsbrott. När överhängen är kompatibla reparerar NHEJ-banan de dubbla strängarnas brott exakt. Men när överhängen inte är perfekt kompatibla leder det till oprecis reparation som kommer att orsaka förlust av nukleotider. Den olämpliga NHEJ-vägen kan leda till translokationer, telomerfusioner och kännetecken för tumörceller.
Figur 01: Icke-homolog slutkoppling
NHEJ-vägen har tre huvudsteg: ändbindning & tjudra, slutbearbetning och ligering. Hos däggdjur är proteiner som kallas Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN), DNA-PKcs, Ku (Ku70 & 80) involverade i ändbryggning. Slutbearbetningssteget involverar avlägsnande av felaktiga eller skadade nukleotider och återsyntes av DNA med DNA-polymeraser (gap-filling). Avlägsnande av felaktiga eller skadade nukleotider utförs av nukleaser såsom Artemis. X-familjens DNA-polymeraser Pol λ och μ hos däggdjur utför luckfyllningen. Slutbearbetning är inte nödvändig om ändarna redan är kompatibla och har 3'hydroxyl- eller 5'fosfatändar. Vidare utförs det sista ligeringssteget av ligeringskomplex IV som består av DNA-ligas IV och dess kofaktor XRCC4.
Vad är homolog direktupprepning?
Homolog direktupprepning (HDR) är en väg som reparerar dubbelsträngsbrott i DNA med användning av en homolog mall för att vägleda reparation. Det vanligaste sättet för homolog direkt upprepning är genom homolog rekombination. HDR-mekanismen är endast möjlig när det finns en homolog bit av DNA i kärnan, mestadels i G2- och S-fasen av cellcykeln. Den biologiska vägen för HDR börjar med fosforylering av histonprotein som kallas H2AX i området där DNA-dubbelsträngsbrott inträffar. Detta lockar andra proteiner till den skadade platsen. Då binder MRN-komplex till skadade ändar och förhindrar kromosomavbrott. MRN-komplex håller också ihop trasiga ändar. Senare bearbetas DNA-ändarna på ett sådant sätt att onödiga rester av kemiska grupper tas bort och enkelsträngade överhäng bildas.
Figur 02: Homolog direktupprepning
Varje bit av enkelsträngat DNA täcks av proteinet som kallas RPA, och dess funktion är att hålla enkelsträngade DNA-bitar stabila. Efter detta ersätter Rad51 RPA-proteinet. Dessutom, när man arbetar tillsammans med BRCA2, kopplar Rad51 en komplementär DNA-bit som invaderar den trasiga DNA-strängen för att bilda en mall för DNA-polymeras. DNA-polymeraset hålls på DNA av ett annat protein som kallas PCNA. I slutändan syntetiserar polymeraset den saknade delen av den brutna strängen. Dessutom, när den brutna strängen återsyntetiseras, måste båda strängarna kopplas loss igen. Modeller för många sätt att koppla från föreslås. Efter att trådarna separerats är processen slutförd.
Vilka är likheterna mellan icke-homolog ändkoppling och homolog direktupprepning?
- Icke-homolog ändskarvning och homolog direktupprepning är två reparationsvägar för DNA dubbelsträngsbrott.
- MRN-komplexet är involverat i båda vägarna.
- Nukleaser är involverade i båda vägarna.
- DNA-polymeraser är involverade i båda vägarna.
- Dessa mekanismer kan hittas i både prokaryoter och eukaryoter.
- De är båda avgörande mekanismer för cellöverlevnad.
Vad är skillnaden mellan icke-homolog slutkoppling och homolog direktupprepning?
Icke-homolog ändfogning är en väg som reparerar dubbelsträngsbrott i DNA som inte kräver en homolog mall för att vägleda reparation, medan homolog direktupprepning är en väg som reparerar dubbelsträngsbrott i DNA med hjälp av en homolog mall. Detta är alltså nyckelskillnaden mellan icke-homolog ändkoppling och homolog direkt upprepning. Vidare är homolog rekombination inte involverad i icke-homolog ändfogning, medan homolog rekombination är involverad i homolog direkt upprepning.
Infografiken nedan visar skillnaderna mellan icke-homolog ändskarvning och homolog direktupprepning i tabellform för jämförelse sida vid sida.
Sammanfattning – Icke-homolog slutkoppling kontra homolog direktupprepning
DNA-reparation kan göras med olika mekanismer såsom direkt omkastning, reparation av enkelsträngsskador, reparation av dubbelsträngsbrott och translesionssyntes. Icke-homologa ändsammanfogningar och homologa direkta upprepningar är två DNA-dubbelsträngsbrottsreparationsvägar. Icke-homolog ändfogning kräver inte en homolog mall för att styra DNA-reparationsvägen. Homolog direktupprepning är en väg som kräver en homolog mall för att styra DNA-reparation. Så detta är den viktigaste skillnaden mellan icke-homolog ändsammanfogning och homolog direktupprepning.
