Sự khác biệt chính giữa nối kết cuối không tương đồng và lặp lại trực tiếp tương đồng là nối kết cuối không tương đồng là một con đường sửa chữa các đứt gãy sợi đôi trong DNA mà không yêu cầu một khuôn mẫu tương đồng để hướng dẫn sửa chữa, trong khi lặp lại trực tiếp tương đồng là một con đường sửa chữa các đứt gãy sợi đôi trong DNA cần một khuôn mẫu tương đồng để hướng dẫn sửa chữa.
Sửa chữaDNA là một quá trình mà tế bào xác định và sửa chữa những hư hỏng đối với các phân tử DNA. Nói chung, các hoạt động trao đổi chất bình thường và các yếu tố môi trường như bức xạ có thể gây ra tổn thương DNA. Những yếu tố này có thể dẫn đến hàng chục nghìn tổn thương phân tử riêng lẻ trên mỗi tế bào mỗi ngày. Con đường sửa chữa đứt gãy sợi kép DNA là con đường sửa chữa DNA trong tế bào sinh học. Có hai con đường sửa chữa đứt gãy sợi kép DNA là nối kết cuối không tương đồng và lặp lại trực tiếp tương đồng.
Tham gia kết thúc không có nguyên nhân là gì?
Nối kết cuối không tương đồng (NHEJ) là một con đường sửa chữa các đứt gãy sợi kép trong DNA và không yêu cầu một khuôn mẫu tương đồng để hướng dẫn sửa chữa. Con đường này được Moore và Haber tìm ra vào năm 1966. Con đường này thường được hướng dẫn bởi các chuỗi DNA tương đồng ngắn (vi mô) thường xuất hiện trong phần nhô ra của sợi đơn ở đầu đứt gãy sợi đôi. Khi các phần nhô ra tương thích, đường dẫn NHEJ sẽ sửa chữa các sợi dây kép bị đứt một cách chính xác. Tuy nhiên, khi các phần nhô ra không hoàn toàn tương thích, dẫn đến việc sửa chữa không chính xác sẽ làm mất nucleotide. Con đường NHEJ không phù hợp có thể dẫn đến chuyển vị, hợp nhất telomere và dấu hiệu của các tế bào khối u.
Hình 01: Kết thúc không có nguyên nhân
Lộ trìnhNHEJ có ba bước chính: kết thúc ràng buộc & kết nối, xử lý kết thúc và thắt chặt. Ở động vật có vú, các protein được gọi là Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN), DNA- PKcs, Ku (Ku70 & 80) tham gia vào quá trình kết nối cuối. Bước xử lý cuối bao gồm việc loại bỏ các nucleotide không khớp hoặc bị hư hỏng và tái tổng hợp DNA bằng DNA polymerase (lấp đầy khoảng trống). Việc loại bỏ các nucleotide không khớp hoặc bị hỏng được thực hiện bởi các nuclease như Artemis. Các polymerase DNA của họ X Pol λ và μ ở động vật có vú thực hiện việc lấp đầy khoảng trống. Không cần xử lý phần cuối nếu các phần cuối đã tương thích và có 3’hydorxyl hoặc 5’phosphate termini. Hơn nữa, bước thắt cuối cùng được thực hiện bởi phức hợp thắt IV bao gồm DNA ligase IV và đồng yếu tố XRCC4 của nó.
Lặp lại Trực tiếp Đồng nhất là gì?
Lặp lại trực tiếp tương đồng (HDR) là một con đường sửa chữa các đứt gãy sợi kép trong DNA bằng cách sử dụng một khuôn mẫu tương đồng để hướng dẫn sửa chữa. Cách phổ biến nhất của lặp lại trực tiếp tương đồng là thông qua tái tổ hợp tương đồng. Cơ chế HDR chỉ thực hiện được khi có một đoạn DNA tương đồng trong nhân, hầu hết ở pha G2 và S của chu kỳ tế bào. Con đường sinh học của HDR bắt đầu bằng quá trình phosphoryl hóa protein histone được gọi là H2AX trong khu vực xảy ra đứt gãy sợi kép DNA. Điều này thu hút các protein khác đến vị trí bị hư hỏng. Sau đó, phức hợp MRN liên kết với các đầu bị hư hỏng và ngăn chặn sự phá vỡ nhiễm sắc thể. Khu phức hợp MRN cũng giữ các kết thúc đứt gãy với nhau. Sau đó, các đầu tận cùng của DNA được xử lý theo cách mà phần còn lại không cần thiết của các nhóm hóa học bị loại bỏ và các phần nhô ra của sợi đơn được hình thành.
Hình 02: Lặp lại Trực tiếp Đồng nhất
Mọi đoạn DNA sợi đơn đều được bao phủ bởi protein gọi là RPA, và chức năng của nó là giữ cho các đoạn DNA sợi đơn ổn định. Sau đó, Rad51 thay thế protein RPA. Hơn nữa, khi hoạt động cùng với BRCA2, Rad51 ghép nối một đoạn DNA bổ sung xâm nhập vào sợi DNA bị đứt gãy để tạo thành khuôn mẫu cho DNA polymerase. DNA polymerase được giữ trên DNA bởi một protein khác được gọi là PCNA. Cuối cùng, polymerase tổng hợp phần còn thiếu của sợi bị đứt. Hơn nữa, khi sợi bị đứt được tái tổng hợp, cả hai sợi cần phải tách ra một lần nữa. Các mô hình cho nhiều cách tách rời được đề xuất. Sau khi các sợi được tách ra, quá trình hoàn tất.
Điểm giống nhau giữa Nối kết cuối không giống nhau và Lặp lại Trực tiếp Đồng nhất là gì?
- Nối kết cuối không tương đồng và lặp lại trực tiếp tương đồng là hai con đường sửa chữa đứt gãy sợi kép DNA.
- MRN complex có liên quan đến cả hai con đường.
- Nucleases có liên quan đến cả hai con đường.
- DNA polymerase có liên quan đến cả hai con đường.
- Những cơ chế này có thể được tìm thấy ở cả sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn.
- Cả hai đều là cơ chế quan trọng cho sự tồn tại của tế bào.
Sự khác biệt giữa Kết thúc Không giống nhau và Lặp lại Trực tiếp Đồng nhất là gì?
Nối đoạn cuối không tương đồng là một con đường sửa chữa các đứt gãy sợi đôi trong DNA mà không cần một khuôn mẫu tương đồng để hướng dẫn sửa chữa, trong khi lặp lại trực tiếp tương đồng là một con đường sửa chữa các đứt gãy sợi đôi trong DNA bằng cách sử dụng một khuôn mẫu tương đồng. Do đó, đây là sự khác biệt chính giữa nối kết cuối không cùng phương và lặp lại trực tiếp tương đồng. Hơn nữa, tái tổ hợp tương đồng không tham gia vào liên kết cuối không tương đồng, trong khi tái tổ hợp tương đồng liên quan đến lặp lại trực tiếp tương đồng.
Đồ họa thông tin dưới đây trình bày sự khác biệt giữa nối kết cuối không cùng phương và lặp lại trực tiếp tương đồng ở dạng bảng để so sánh song song.
Tóm tắt - Kết thúc Không trùng lặp với Kết thúc Trực tiếp Đồng nhất
sửa chữa DNA có thể được thực hiện bằng các cơ chế khác nhau như đảo ngược trực tiếp, sửa chữa hư hỏng sợi đơn, sửa chữa đứt gãy sợi kép và tổng hợp chuyển đoạn. Nối kết cuối không tương đồng và lặp lại trực tiếp tương đồng là hai con đường sửa chữa đứt gãy sợi kép DNA. Việc nối kết cuối không có gốc không cần mẫu tương đồng để hướng dẫn con đường sửa chữa DNA. Sự lặp lại trực tiếp tương đồng là một con đường yêu cầu một khuôn mẫu tương đồng để hướng dẫn sửa chữa DNA. Vì vậy, đây là sự khác biệt chính giữa nối kết cuối không trùng phương và lặp lại trực tiếp tương đồng.
