Nehomologno spajanje kraja
Nehomologno spajanje kraja (NHEJ) je put koji popravlja dvolančane prekide u DNK. NHEJ se naziva "nehomolognim" jer su krajevi prekida direktno vezani bez potrebe za homolognim šablonom, za razliku od popravka usmjerenog na homologiju (HDR), za koji je potrebna homologna sekvenca za vođenje popravka. NHEJ je aktivan i u ćelijama koje se ne dijele i u ćelijama koje se razmnožavaju, dok HDR nije lahko dostupan u ćelijama koje se ne dijele.[1] Termin "nehomologno spajanje kraja" skovali su Moore i Haber, 1996.[2]
NHEJ je obično vođen kratkim homolognim sekvencama DNK koje se nazivaju mikrohomologije. Ove mikrohomologije su često prisutne u jednolančanim prevjesima na krajevima dvolančanih prekida. Kada su savršeno kompatibilni, NHEJ obično precizno popravlja prekid.[2][3][4][5] Može doći i do nepreciznog popravka koji dovodi do gubitka nukleotida, ali je mnogo češća kada prevjesi nisu kompatibilni. Neodgovarajući NHEJ može dovesti do translokacije i fuzije telomera, obilježja tumorskih ćelija.[6]
Smatra se da su implementacije NHEJ postojale u gotovo svim biološkim sistemima i da je to dominantan put popravka dvolančanog prekida u ćelijama sisara.[7] U pupajućem kvascu (Saccharomyces cerevisiae), međutim, homologna rekombinacija dominira kada se organizam uzgaja u uobičajenim laboratorijskim uslovima.
Kada je NHEJ put inaktiviran, dvolančani prekidi mogu biti popravljeni putem koji je više sklon greškama koji se zove mikrohomološko posredovano spajanje kraja (MMEJ). Na ovom putu, esekcija kraja otkriva kratke mikrohomologije sa obje strane preloma, koje se zatim poravnavaju da usmeravaju popravku.[8] Ovo je u suprotnosti s klasičnim NHEJ, koji tipski koristi mikrohomologije već izložene u jednolančanim prevjesima na krajevima DSB-a. Popravak putem MMEJ-a stoga dovodi do delecija sekvence DNK između mikrohomologija.
Razvijen je sistem za mjerenje efikasnosti NHEJ kod miša.[9] Efikasnost NHEJ-a mogla bi se uporediti u tkivima istog miša i kod miševa različite starosti. Efikasnost je bila veća u fibroblastima kože, pluća i bubrega, a niža u srčanim fibroblastima i moždanim astrocitima. Štaviše, efikasnost NHEJ opada sa godinama. Smanjenje je bilo 1,8 do 3,8 puta, u zavisnosti od tkiva, kod 5-mjesečnih miševa u poređenju sa 24-mjesečnim miševima. Smanjena sposobnost za NHEJ može dovesti do povećanja broja nepopravljenih ili pogrešno popravljenih dvolančanih prekida DNK, koji onda mogu doprinijeti starenju.[10] Analiza nivoa NHEJ proteina Ku80 kod ljudi, goveda i miševa pokazala je da nivoi Ku80 dramatično variraju među vrstama i da su ti nivoi u snažnoj korelaciji sa dugovječnošću vrste.[11]
Lista proteina uključenih u NHEJ u ljudskim ćelijama
urediReference
uredi- ^ Chou, Shih‐Jie; Yang, Peng; Ban, Qian; Yang, Yi‐Ping; Wang, Mong‐Lien; Chien, Chian‐Shiu; Chen, Shih‐Jen; Sun, Na; Zhu, Yazhen; Liu, Hongtao; Hui, Wenqiao; Lin, Tai‐Chi; Wang, Fang; Zhang, Ryan Yue; Nguyen, Viet Q. (maj 2020). "Dual Supramolecular Nanoparticle Vectors Enable CRISPR/Cas9‐Mediated Knockin of Retinoschisin 1 Gene—A Potential Nonviral Therapeutic Solution for X‐Linked Juvenile Retinoschisis". Advanced Science (jezik: engleski). 7 (10): 1903432. doi:10.1002/advs.201903432. ISSN 2198-3844. PMC 7237855. PMID 32440478.
- ^ a b Moore JK, Haber JE (maj 1996). "Cell cycle and genetic requirements of two pathways of nonhomologous end-joining repair of double-strand breaks in Saccharomyces cerevisiae". Molecular and Cellular Biology. 16 (5): 2164–73. doi:10.1128/mcb.16.5.2164. PMC 231204. PMID 8628283.
- ^ Boulton SJ, Jackson SP (septembar 1996). "Saccharomyces cerevisiae Ku70 potentiates illegitimate DNA double-strand break repair and serves as a barrier to error-prone DNA repair pathways". EMBO J. 15 (18): 5093–103. doi:10.1002/j.1460-2075.1996.tb00890.x. PMC 452249. PMID 8890183.
- ^ Wilson TE, Lieber MR (1999). "Efficient processing of DNA ends during yeast nonhomologous end joining. Evidence for a DNA polymerase beta (Pol4)-dependent pathway". J. Biol. Chem. 274 (33): 23599–23609. doi:10.1074/jbc.274.33.23599. PMID 10438542.
- ^ Budman J, Chu G (Feb 2005). "Processing of DNA for nonhomologous end-joining by cell-free extract". EMBO J. 24 (4): 849–60. doi:10.1038/sj.emboj.7600563. PMC 549622. PMID 15692565.
- ^ Espejel S, Franco S, Rodríguez-Perales S, Bouffler SD, Cigudosa JC, Blasco MA (maj 2002). "Mammalian Ku86 mediates chromosomal fusions and apoptosis caused by critically short telomeres". The EMBO Journal. 21 (9): 2207–19. doi:10.1093/emboj/21.9.2207. PMC 125978. PMID 11980718.
- ^ Guirouilh-Barbat J, Huck S, Bertrand P, et al. (juni 2004). "Impact of the KU80 pathway on NHEJ-induced genome rearrangements in mammalian cells". Mol. Cell. 14 (5): 611–23. doi:10.1016/j.molcel.2004.05.008. PMID 15175156.
- ^ McVey M, Lee SE (novembar 2008). "MMEJ repair of double-strand breaks (director's cut): deleted sequences and alternative endings". Trends Genet. 24 (11): 529–38. doi:10.1016/j.tig.2008.08.007. PMC 5303623. PMID 18809224.
- ^ Vaidya A, Mao Z, Tian X, Spencer B, Seluanov A, Gorbunova V (2014). "Knock-in reporter mice demonstrate that DNA repair by non-homologous end joining declines with age". PLOS Genet. 10 (7): e1004511. doi:10.1371/journal.pgen.1004511. PMC 4102425. PMID 25033455.
- ^ Bernstein H, Payne CM, Bernstein C, Garewal H, Dvorak K (2008). Cancer and aging as consequences of un-repaired DNA damage. In: New Research on DNA Damages (Editors: Honoka Kimura and Aoi Suzuki) Nova Science Publishers, Inc., New York, Chapter 1, pp. 1-47. open access, but read only https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=43247 Arhivirano 25. 10. 2014. na Wayback Machine ISBN 978-1604565812
- ^ Lorenzini A, Johnson FB, Oliver A, Tresini M, Smith JS, Hdeib M, Sell C, Cristofalo VJ, Stamato TD (2009). "Significant correlation of species longevity with DNA double strand break recognition but not with telomere length". Mech. Ageing Dev. 130 (11–12): 784–92. doi:10.1016/j.mad.2009.10.004. PMC 2799038. PMID 19896964.