არაჰომოლოგური ბოლო შეერთებასა და ჰომოლოგიურ პირდაპირ გამეორებას შორის არის ის, რომ არაჰომოლოგიური ბოლო შეერთება არის გზა, რომელიც ასწორებს დნმ-ში ორჯაჭვიან რღვევებს, რომლებიც არ საჭიროებს ჰომოლოგიურ შაბლონს შეკეთების სახელმძღვანელოდ, ხოლო ჰომოლოგიური პირდაპირი გამეორება არის გზა რომელიც აღადგენს დნმ-ის ორჯაჭვიან რღვევებს, რაც საჭიროებს ჰომოლოგიურ შაბლონს შეკეთების გასამართად.
დნმ-ის შეკეთება არის პროცესი, სადაც უჯრედი იდენტიფიცირებს და ასწორებს დნმ-ის მოლეკულების დაზიანებას. ზოგადად, ნორმალურმა მეტაბოლურმა აქტივობამ და გარემო ფაქტორებმა, როგორიცაა რადიაცია, შეიძლება გამოიწვიოს დნმ-ის დაზიანება. ამ ფაქტორებმა შეიძლება გამოიწვიოს ათიათასობით ინდივიდუალური მოლეკულური დაზიანება თითო უჯრედზე დღეში.დნმ-ის ორჯაჭვიანი რღვევის აღდგენის გზები არის დნმ-ის აღდგენის გზები ბიოლოგიურ უჯრედებში. არსებობს ორი დნმ-ის ორჯაჭვიანი რღვევის აღდგენის გზა, როგორც არაჰომოლოგიური ბოლო შეერთება და ჰომოლოგიური პირდაპირი გამეორება.
რა არის არაჰომოლოგიური საბოლოო შეერთება?
არაჰომოლოგიური ბოლო შეერთება (NHEJ) არის გზა, რომელიც აღადგენს დნმ-ის ორჯაჭვიან რღვევებს და არ საჭიროებს ჰომოლოგიურ შაბლონს შეკეთების სახელმძღვანელოდ. ეს გზა აღმოაჩინეს მურმა და ჰაბერმა 1966 წელს. ამ გზას, როგორც წესი, ხელმძღვანელობს მოკლე ჰომოლოგიური დნმ-ის თანმიმდევრობები (მიკროჰომოლოგიები), რომლებიც ხშირად გვხვდება ორჯაჭვიანი წყვეტების ბოლოებზე ერთჯაჭვიან გადახურვებში. როდესაც გადახურვები თავსებადია, NHEJ ბილიკი ზუსტად ასწორებს ორმაგ ძაფებს. თუმცა, როდესაც გადახურვები არ არის სრულყოფილად თავსებადი, ეს იწვევს არაზუსტ შეკეთებას, რაც გამოიწვევს ნუკლეოტიდების დაკარგვას. შეუსაბამო NHEJ გზამ შეიძლება გამოიწვიოს გადაადგილება, ტელომერების შერწყმა და სიმსივნური უჯრედების ნიშნები.
სურათი 01: არაჰომოლოგიური საბოლოო შეერთება
NHEJ გზას აქვს სამი ძირითადი საფეხური: ბოლოს შეკვრა და შეერთება, დასასრულის დამუშავება და ლიგირება. ძუძუმწოვრებში ცილები სახელწოდებით Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN), დნმ-PKcs, Ku (Ku70 & 80) მონაწილეობენ ბოლო ხიდის პროცესში. დამუშავების საბოლოო ეტაპი მოიცავს შეუსაბამო ან დაზიანებული ნუკლეოტიდების მოცილებას და დნმ-ის რესინთეზს დნმ პოლიმერაზების მიერ (ნაპრალის შევსება). შეუსაბამო ან დაზიანებული ნუკლეოტიდების მოცილება ხორციელდება ისეთი ნუკლეაზებით, როგორიცაა Artemis. X ოჯახის დნმ პოლიმერაზები Pol λ და μ ძუძუმწოვრებში ახორციელებენ უფსკრული შევსებას. საბოლოო დამუშავება საჭირო არ არის, თუ ბოლოები უკვე თავსებადია და აქვს 3’ჰიდროქსილის ან 5’ფოსფატის ბოლოები. გარდა ამისა, ლიგაციის საბოლოო ეტაპი ხორციელდება ლიგაციის IV კომპლექსით, რომელიც შედგება დნმ ლიგაზა IV და მისი კოფაქტორისგან XRCC4.
რა არის ჰომოლოგიური პირდაპირი გამეორება?
ჰომოლოგური პირდაპირი გამეორება (HDR) არის გზა, რომელიც ასწორებს დნმ-ის ორჯაჭვიან რღვევებს ჰომოლოგიური შაბლონის გამოყენებით, რომელიც ხელმძღვანელობს რემონტს. ჰომოლოგიური პირდაპირი გამეორების ყველაზე გავრცელებული გზაა ჰომოლოგიური რეკომბინაცია. HDR მექანიზმი შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ბირთვში არის დნმ-ის ჰომოლოგიური ნაწილი, ძირითადად უჯრედული ციკლის G2 და S ფაზაში. HDR-ის ბიოლოგიური გზა იწყება ჰისტონის ცილის ფოსფორილირებით, სახელწოდებით H2AX, იმ მხარეში, სადაც ხდება დნმ-ის ორჯაჭვიანი რღვევა. ეს იზიდავს სხვა ცილებს დაზიანებულ ადგილას. შემდეგ MRN კომპლექსი უკავშირდება დაზიანებულ ბოლოებს და ხელს უშლის ქრომოსომულ რღვევებს. MRN კომპლექსი ასევე ინარჩუნებს გატეხილ ბოლოებს ერთად. მოგვიანებით, დნმ-ის ბოლოები მუშავდება ისე, რომ ქიმიური ჯგუფების არასაჭირო ნარჩენები ამოღებულია და წარმოიქმნება ერთჯაჭვიანი გადახურვები.
სურათი 02: ჰომოლოგიური პირდაპირი გამეორება
ერთჯაჭვიანი დნმ-ის ყოველი ნაწილი დაფარულია ცილით, რომელსაც ეწოდება RPA და მისი ფუნქციაა დნმ-ის ერთჯაჭვიანი ნაწილების სტაბილურობის შენარჩუნება. ამის შემდეგ Rad51 ცვლის RPA პროტეინს. უფრო მეტიც, BRCA2-თან ერთად მუშაობისას, Rad51 აწყვილებს დნმ-ის დამატებით ნაწილს, რომელიც შემოიჭრება გატეხილი დნმ-ის ჯაჭვში და ქმნის შაბლონს დნმ-პოლიმერაზასთვის. დნმ პოლიმერაზა ინარჩუნებს დნმ-ზე სხვა ცილას, რომელიც ცნობილია როგორც PCNA. საბოლოო ჯამში, პოლიმერაზა ასინთეზებს გატეხილი ჯაჭვის დაკარგული ნაწილს. გარდა ამისა, როდესაც გატეხილი ძაფები ხელახლა სინთეზირდება, ორივე ჯაჭვი კვლავ უნდა გაიხსნას. შემოთავაზებულია მოდელები გამორთვის მრავალი ხერხისთვის. ძაფების გამოყოფის შემდეგ პროცესი სრულდება.
რა მსგავსებაა არაჰომოლოგიურ ბოლო შეერთებასა და ჰომოლოგიურ პირდაპირ გამეორებას შორის?
- არაჰომოლოგიური ბოლო შეერთება და ჰომოლოგიური პირდაპირი გამეორება არის დნმ-ის ორჯაჭვიანი რღვევის აღდგენის ორი გზა.
- MRN კომპლექსი ჩართულია ორივე გზაზე.
- ნუკლეაზები ჩართულია ორივე გზაზე.
- დნმ პოლიმერაზები ჩართულია ორივე გზაზე.
- ეს მექანიზმები გვხვდება როგორც პროკარიოტებში, ასევე ევკარიოტებში.
- ისინი ორივე გადამწყვეტი მექანიზმია უჯრედების გადარჩენისთვის.
რა განსხვავებაა არაჰომოლოგიურ ბოლო შეერთებასა და ჰომოლოგიურ პირდაპირ გამეორებას შორის?
არაჰომოლოგიური დასასრულის შეერთება არის გზა, რომელიც აღადგენს ორჯაჭვიან რღვევებს დნმ-ში, რომელიც არ საჭიროებს ჰომოლოგიურ შაბლონს შეკეთების სახელმძღვანელოდ, ხოლო ჰომოლოგიური პირდაპირი გამეორება არის გზა, რომელიც ასწორებს ორჯაჭვიან რღვევებს დნმ-ში ჰომოლოგიური შაბლონის გამოყენებით. ამრიგად, ეს არის მთავარი განსხვავება არაჰომოლოგიურ ბოლო შეერთებასა და ჰომოლოგიურ პირდაპირ გამეორებას შორის. გარდა ამისა, ჰომოლოგიური რეკომბინაცია არ მონაწილეობს არაჰომოლოგიურ ბოლო შეერთებაში, ხოლო ჰომოლოგიური რეკომბინაცია ჩართულია ჰომოლოგიურ პირდაპირ გამეორებაში.
ქვემოთ მოცემული ინფოგრაფიკა წარმოგიდგენთ განსხვავებებს არაჰომოლოგიურ ბოლო შეერთებასა და ჰომოლოგიურ პირდაპირ გამეორებას შორის ცხრილის სახით გვერდიგვერდ შედარებისთვის.
რეზიუმე – არაჰომოლოგიური დასასრულის შეერთება vs ჰომოლოგიური პირდაპირი გამეორება
დნმ-ის შეკეთება შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა მექანიზმით, როგორიცაა პირდაპირი შებრუნება, ერთი ჯაჭვის დაზიანების შეკეთება, ორჯაჭვიანი რღვევის შეკეთება და ტრანსლესიის სინთეზი. ბოლოების არაჰომოლოგიური შეერთება და ჰომოლოგიური პირდაპირი გამეორება არის დნმ-ის ორმაგ ორჯაჭვიანი რღვევის აღდგენის გზა. არაჰომოლოგიური დასასრულის შეერთება არ საჭიროებს ჰომოლოგიურ შაბლონს დნმ-ის აღდგენის გზაზე. ჰომოლოგიური პირდაპირი გამეორება არის გზა, რომელიც მოითხოვს ჰომოლოგიურ შაბლონს დნმ-ის შეკეთების წარმართვისთვის. ასე რომ, ეს არის მთავარი განსხვავება არაჰომოლოგიურ ბოლო შეერთებასა და ჰომოლოგიურ პირდაპირ გამეორებას შორის.
