ההבדל העיקרי בין חיבור קצה לא הומולוגי לחזרה ישירה הומולוגית הוא שחיבור קצה לא הומולוגי הוא מסלול שמתקן שברי גדילים כפולים ב-DNA שאינו דורש תבנית הומולוגית כדי להנחות תיקון, בעוד שחזרה ישירה הומולוגית היא מסלול שמתקן שברים כפולים ב-DNA שדורש תבנית הומולוגית כדי להנחות את התיקון.
תיקון DNA הוא תהליך שבו תא מזהה ומתקן נזקים למולקולות ה-DNA. באופן כללי, פעילות מטבולית תקינה וגורמים סביבתיים כגון קרינה עלולים לגרום לנזק ל-DNA. גורמים אלו יכולים לגרום לעשרות אלפי נגעים מולקולריים בודדים לתא ליום.מסלולי תיקון של שבירות כפולות DNA הם מסלולי תיקון DNA בתאים ביולוגיים. ישנם שני מסלולי תיקון של הפסקות כפולות של DNA כחיבור קצה לא הומולוגי וחזרה ישירה הומולוגית.
מהו הצטרפות קצה לא-הומולוגית?
Nonhomologous end joining (NHEJ) הוא מסלול שמתקן שברים כפולים ב-DNA ואינו דורש תבנית הומולוגית כדי להנחות את התיקון. מסלול זה נמצא על ידי מור והבר בשנת 1966. מסלול זה מונחה בדרך כלל על ידי רצפי דנ א הומולוגיים קצרים (מיקרוהומולוגיות) הנמצאים לעתים קרובות בתולים חד-גדיליים בקצוות של הפסקות גדילים כפולים. כאשר התליים תואמים, מסלול ה-NHEJ מתקן את שבירת הגדילים הכפולים במדויק. עם זאת, כאשר התליים אינם תואמים לחלוטין, זה מוביל לתיקון לא מדויק שיגרום לאובדן נוקלאוטידים. מסלול ה-NHEJ הבלתי הולם יכול להוביל לטרנסלוקציות, איחוי טלומרים וסימני היכר של תאי גידול.
איור 01: הצטרפות קצה לא הומולוגית
למסלול NHEJ שלושה שלבים עיקריים: קשירת קצה וקשירה, עיבוד סוף וקשירה. ביונקים, חלבונים הנקראים Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN), DNA-PKcs, Ku (Ku70 ו-80) מעורבים בגישור קצה. שלב העיבוד הסופי כולל הסרה של נוקלאוטידים לא תואמים או פגומים וסינתזה מחדש של DNA על ידי פולימראזות DNA (מילוי פערים). הסרת נוקלאוטידים לא תואמים או פגומים מתבצעת על ידי נוקלאזות כגון ארטמיס. פולימראזות ה-DNA של משפחת X Pol λ ו-μ ביונקים מבצעים את מילוי הפערים. עיבוד סוף אינו הכרחי אם הקצוות כבר תואמים ויש להם 3'hydorxyl או 5'phosphate termini. יתר על כן, שלב הקשירה הסופי מבוצע על ידי קומפלקס קשירה IV המורכב מ-DNA ligase IV והקופקטור שלו XRCC4.
מהי חזרה ישירה הומולוגית?
חזרה ישירה הומולוגית (HDR) הוא מסלול המתקן שברים כפולים ב-DNA עם שימוש בתבנית הומולוגית להנחיית תיקון. הדרך הנפוצה ביותר של חזרה ישירה הומולוגית היא באמצעות רקומבינציה הומולוגית. מנגנון HDR אפשרי רק כאשר יש פיסת DNA הומולוגית בגרעין, בעיקר בשלב ה-G2 וה-S של מחזור התא. המסלול הביולוגי של HDR מתחיל בזרחון של חלבון היסטון הנקרא H2AX באזור בו מתרחשת שבירה כפולה של DNA. זה מושך חלבונים אחרים למקום הפגוע. אז מתחם MRN נקשר לקצוות פגומים ומונע הפסקות כרומוזומליות. מתחם MRN גם שומר על קצוות שבורים ביחד. מאוחר יותר, קצוות ה-DNA מעובדים בצורה כזו שמוסרים שאריות מיותרות של קבוצות כימיות, ונוצרים תליונים חד-גדילים.
איור 02: חזרה ישירה הומולוגית
כל פיסת DNA חד-גדילי מכוסה על ידי החלבון שנקרא RPA, ותפקידו לשמור על יציבות של חתיכות DNA חד-גדיליות. לאחר מכן, Rad51 מחליף את החלבון RPA. יתרה מכך, בעת עבודה משותפת עם BRCA2, Rad51 מצמיד חתיכת DNA משלימה הפולשת לגדיל ה-DNA השבור כדי ליצור תבנית עבור DNA פולימראז. ה-DNA פולימראז מוחזק על ה-DNA על ידי חלבון אחר המכונה PCNA. בסופו של דבר, הפולימראז מסנתז את החלק החסר של הגדיל השבור. יתר על כן, כאשר הגדיל השבור מסונתז מחדש, שני הגדילים צריכים להתנתק שוב. מוצעים מודלים למספר דרכים לניתוק. לאחר הפרדת גדילים, התהליך הושלם.
מהם הדמיון בין חיבור קצה לא-הומולוגי לבין חזרה ישירה הומולוגית?
- חיבור קצה לא הומולוגי וחזרה ישירה הומולוגית הם שני מסלולי תיקון של הפסקות DNA כפולות.
- מתחם MRN מעורב בשני המסלולים.
- גרעינים מעורבים בשני המסלולים.
- פולימראזות DNA מעורבות בשני המסלולים.
- ניתן למצוא מנגנונים אלה גם בפרוקריוטים וגם באוקריוטים.
- שניהם מנגנונים מכריעים להישרדות התא.
מה ההבדל בין הצטרפות קצה לא-הומולוגית לחזרה ישירה הומולוגית?
הצטרפות קצה לא הומולוגית היא מסלול המתקן שברי גדילים כפולים ב-DNA שאינו דורש תבנית הומולוגית כדי להנחות את התיקון, בעוד שחזרה ישירה הומולוגית היא מסלול המתקן שברי גדילים כפולים ב-DNA באמצעות תבנית הומולוגית. לפיכך, זהו ההבדל העיקרי בין חיבור קצה לא הומולוגי לבין חזרה ישירה הומולוגית. יתר על כן, רקומבינציה הומולוגית אינה מעורבת בהצטרפות קצה לא הומולוגית, בעוד שרקומבינציה הומולוגית מעורבת בחזרה ישירה הומולוגית.
האינפוגרפיקה שלהלן מציגה את ההבדלים בין חיבור קצה לא הומולוגי לבין חזרה ישירה הומולוגית בצורה טבלה להשוואה זו לצד זו.
סיכום – הצטרפות קצה לא הומולוגית לעומת חזרה ישירה הומולוגית
תיקון DNA יכול להיעשות על ידי מנגנונים שונים כגון היפוך ישיר, תיקון נזקי גדיל בודד, תיקון הפסקות כפולות גדילים וסינתזת טרנסלציה. חיבור קצה לא הומולוגי וחזרות ישירות הומולוגיות הם שני מסלולי תיקון של הפסקות דנ א כפולות. חיבור קצה לא הומולוגי אינו דורש תבנית הומולוגית כדי להנחות את מסלול תיקון ה-DNA. חזרה ישירה הומולוגית היא מסלול הדורש תבנית הומולוגית כדי להנחות תיקון DNA. אז זהו ההבדל העיקרי בין חיבור קצה לא הומולוגי לבין חזרה ישירה הומולוגית.
