Ključna razlika između nehomolognog spajanja kraja i homolognog direktnog ponavljanja je u tome što je nehomologno spajanje kraja put koji popravlja dvolančane prekide u DNK koji ne zahtijeva homologni šablon za vođenje popravke, dok je homologno direktno ponavljanje put koji popravlja dvolančane prekide u DNK za koji je potreban homologni šablon za vođenje popravke.
Popravka DNK je proces u kojem ćelija identifikuje i ispravlja oštećenja na molekulima DNK. Općenito, normalne metaboličke aktivnosti i faktori okoline kao što je zračenje mogu uzrokovati oštećenje DNK. Ovi faktori mogu dovesti do desetina hiljada pojedinačnih molekularnih lezija po ćeliji dnevno. Putevi popravke dvolančanih prekida DNK su putevi popravke DNK u biološkim stanicama. Postoje dva puta popravljanja dvolančanih prekida DNK kao nehomologno spajanje krajeva i homologno direktno ponavljanje.
Šta je nehomologno spajanje kraja?
Nehomologno spajanje kraja (NHEJ) je put koji popravlja dvolančane prekide u DNK i ne zahtijeva homologni šablon za vođenje popravke. Ovaj put su pronašli Moore i Haber 1966. Ovaj put je tipično vođen kratkim homolognim DNK sekvencama (mikrohomologijama) koje su često prisutne u jednolančanim prevjesima na krajevima dvolančanih prekida. Kada su prepusti kompatibilni, NHEJ put precizno popravlja puknute dvostruke niti. Međutim, kada prevjesi nisu savršeno kompatibilni, to dovodi do neprecizne popravke koja će uzrokovati gubitak nukleotida. Neodgovarajući NHEJ put može dovesti do translokacija, fuzije telomera i obeležja tumorskih ćelija.
Slika 01: Nehomologni kraj spajanja
NHEJ put ima tri glavna koraka: end binding & tethering, end process, i ligation. Kod sisara, proteini koji se nazivaju Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN), DNK-PKcs, Ku (Ku70 & 80) su uključeni u premošćavanje kraja. Završni korak obrade uključuje uklanjanje neusklađenih ili oštećenih nukleotida i resintezu DNK pomoću DNK polimeraze (punjenje praznina). Uklanjanje neusklađenih ili oštećenih nukleotida se vrši pomoću nukleaza kao što je Artemis. DNK polimeraze X porodice Pol λ i μ kod sisara vrše popunjavanje praznina. Krajnja obrada nije neophodna ako su krajevi već kompatibilni i imaju 3'hidroksil ili 5'fosfatne krajeve. Nadalje, završni korak ligacije se izvodi ligacijskim kompleksom IV koji se sastoji od DNK ligaze IV i njenog kofaktora XRCC4.
Šta je homologno direktno ponavljanje?
Homologno direktno ponavljanje (HDR) je put koji popravlja dvolančane prekide u DNK uz korištenje homolognog šablona za vođenje popravke. Najčešći način homolognog direktnog ponavljanja je kroz homolognu rekombinaciju. HDR mehanizam je moguć samo kada postoji homologni komad DNK u jezgru, uglavnom u G2 i S fazi ćelijskog ciklusa. Biološki put HDR-a počinje fosforilacijom histonskog proteina zvanog H2AX u području gdje dolazi do prekida dvolančanog DNK. Ovo privlači druge proteine na oštećenu lokaciju. Tada se MRN kompleks veže za oštećene krajeve i sprječava hromozomske lomove. MRN kompleks također drži slomljene krajeve zajedno. Kasnije se krajevi DNK obrađuju na takav način da se uklanjaju nepotrebni ostaci hemijskih grupa i formiraju se jednolančani prepusti.
Slika 02: Homologno direktno ponavljanje
Svaki komad jednolančane DNK prekriven je proteinom zvanim RPA, a njegova funkcija je da održi jednolančane dijelove DNK stabilnima. Nakon toga, Rad51 zamjenjuje RPA protein. Štaviše, kada radi zajedno sa BRCA2, Rad51 uparuje komplementarni deo DNK koji prodire u prekinuti lanac DNK da bi formirao šablon za DNK polimerazu. DNK polimerazu drži na DNK drugi protein poznat kao PCNA. Na kraju, polimeraza sintetizira dio koji nedostaje slomljene niti. Nadalje, kada se prekinuta niti ponovo sintetišu, oba lanca moraju ponovo da se odvoje. Predloženi su modeli za brojne načine odvajanja. Nakon što se pramenovi razdvoje, proces je završen.
Koje su sličnosti između nehomolognog spajanja kraja i homolognog direktnog ponavljanja?
- Nehomologno spajanje kraja i homologno direktno ponavljanje su dva puta za popravku dvolančanih prekida DNK.
- MRN kompleks je uključen u oba puta.
- Nukleaze su uključene u oba puta.
- DNK polimeraze su uključene u oba puta.
- Ovi mehanizmi se mogu naći i kod prokariota i kod eukariota.
- Obojica su ključni mehanizmi za opstanak ćelija.
Koja je razlika između nehomolognog spajanja kraja i homolognog direktnog ponavljanja?
Nehomologno spajanje kraja je put koji popravlja dvolančane prekide u DNK koji ne zahtijeva homologni šablon za vođenje popravke, dok je homologno direktno ponavljanje put koji popravlja dvolančane prekide u DNK koristeći homologni šablon. Dakle, ovo je ključna razlika između nehomolognog spajanja kraja i homolognog direktnog ponavljanja. Nadalje, homologna rekombinacija nije uključena u nehomologno spajanje krajeva, dok je homologna rekombinacija uključena u homologno direktno ponavljanje.
Infografika ispod predstavlja razlike između nehomolognog spajanja krajeva i homolognog direktnog ponavljanja u tabelarnom obliku radi usporedbe uporedo.
Sažetak – nehomologno spajanje kraja vs homologno direktno ponavljanje
Popravak DNK može se obaviti različitim mehanizmima kao što su direktan preokret, popravak jednolančanog oštećenja, popravak dvolančanih prekida i sinteza translezije. Nehomologno spajanje krajeva i homologna direktna ponavljanja su dva puta popravke dvolančanih prekida DNK. Nehomologno spajanje krajeva ne zahtijeva homologni šablon za vođenje puta popravke DNK. Homologno direktno ponavljanje je put koji zahtijeva homologni šablon za vođenje popravke DNK. Dakle, ovo je ključna razlika između nehomolognog spajanja kraja i homolognog direktnog ponavljanja.
