Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng nonhomologous end joining at homologous direct repeat ay ang nonhomologous end joining ay isang pathway na nag-aayos ng double-strand break sa DNA na hindi nangangailangan ng homologous template para gabayan ang pag-aayos, habang ang homologous direct repeat ay isang pathway na nag-aayos ng mga double-strand break sa DNA na nangangailangan ng isang homologous na template upang gabayan ang pag-aayos.
Ang DNA repair ay isang proseso kung saan kinikilala at itinatama ng isang cell ang mga pinsala sa mga molekula ng DNA. Sa pangkalahatan, ang mga normal na aktibidad ng metabolic at mga kadahilanan sa kapaligiran tulad ng radiation ay maaaring magdulot ng pinsala sa DNA. Ang mga salik na ito ay maaaring magresulta sa libu-libong indibidwal na molekular na sugat bawat cell bawat araw. Ang DNA double-strand breaks repair pathways ay DNA repair pathways sa biological cells. Mayroong dalawang DNA double-strand breaks repair pathways bilang nonhomologous end joining at homologous direct repeat.
Ano ang Nonhomologous End Joining?
Ang Nonhomologous end joining (NHEJ) ay isang pathway na nag-aayos ng mga double-strand break sa DNA at hindi nangangailangan ng homologous na template upang gabayan ang pag-aayos. Ang pathway na ito ay natagpuan nina Moore at Haber noong 1966. Ang pathway na ito ay karaniwang ginagabayan ng maiikling homologous DNA sequence (microhomologies) na kadalasang makikita sa mga single-stranded na overhang sa mga dulo ng double-strand break. Kapag magkatugma ang mga overhang, inaayos ng NHEJ pathway ang double strands na masira nang tumpak. Gayunpaman, kapag ang mga overhang ay hindi ganap na magkatugma, ito ay humahantong sa hindi tumpak na pag-aayos na magdudulot ng pagkawala ng mga nucleotide. Ang hindi naaangkop na NHEJ pathway ay maaaring humantong sa mga pagsasalin, telomere fusion, at mga palatandaan ng mga tumor cells.
Figure 01: Nonhomologous End Joining
Ang NHEJ pathway ay may tatlong pangunahing hakbang: end binding at tethering, end processing, at ligation. Sa mga mammal, ang mga protina na tinatawag na Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN), DNA-PKcs, Ku (Ku70 & 80) ay kasangkot sa end bridging. Ang pagtatapos na hakbang sa pagpoproseso ay nagsasangkot ng pag-alis ng hindi tugma o nasira na mga nucleotide at ang resynthesis ng DNA ng DNA polymerases (gap-filling). Ang pag-alis ng hindi tugma o nasira na mga nucleotide ay isinasagawa ng mga nucleases tulad ng Artemis. Ang X family DNA polymerases Pol λ at μ sa mga mammal ay nagsasagawa ng pagpuno ng puwang. Ang pagtatapos ng pagproseso ay hindi kinakailangan kung ang mga dulo ay magkatugma na at may 3'hydorxyl o 5'phosphate termini. Bukod dito, ang panghuling hakbang sa ligation ay isinasagawa ng ligation complex IV na binubuo ng DNA ligase IV at ang cofactor XRCC4 nito.
Ano ang Homologous Direct Repeat?
Ang Homologous direct repeat (HDR) ay isang pathway na nag-aayos ng mga double-strand break sa DNA gamit ang isang homologous na template upang gabayan ang pag-aayos. Ang pinakakaraniwang paraan ng homologous direct repeat ay sa pamamagitan ng homologous recombination. Ang mekanismo ng HDR ay posible lamang kapag mayroong isang homologous na piraso ng DNA sa nucleus, karamihan ay nasa G2 at S phase ng cell cycle. Ang biological pathway ng HDR ay nagsisimula sa phosphorylation ng histone protein na tinatawag na H2AX sa lugar kung saan nangyayari ang DNA double-strand break. Inaakit nito ang iba pang mga protina sa nasirang lokasyon. Pagkatapos, ang MRN complex ay nagbubuklod sa mga nasirang dulo at pinipigilan ang mga chromosomal break. Pinapanatili din ng MRN complex ang mga sirang dulo na magkasama. Sa paglaon, ang mga dulo ng DNA ay pinoproseso sa paraan na ang mga hindi kinakailangang residual ng mga grupo ng kemikal ay maalis, at ang mga single-strand na overhang ay nabuo.
Figure 02: Homologous Direct Repeat
Ang bawat piraso ng single-stranded na DNA ay sakop ng protina na tinatawag na RPA, at ang tungkulin nito ay panatilihing matatag ang mga piraso ng single-stranded na DNA. Pagkatapos nito, pinapalitan ng Rad51 ang protina ng RPA. Bukod dito, kapag nagtatrabaho kasama ang BRCA2, ang Rad51 ay nagsasama ng isang pantulong na piraso ng DNA na sumasalakay sa sirang DNA strand upang bumuo ng isang template para sa DNA polymerase. Ang DNA polymerase ay hinahawakan sa DNA ng isa pang protina na kilala bilang PCNA. Sa huli, ang polymerase ay synthesize ang nawawalang bahagi ng sirang strand. Higit pa rito, kapag ang sirang strand ay muling na-synthesize, ang parehong mga hibla ay kailangang i-uncouple muli. Iminungkahi ang mga modelo para sa maraming paraan ng pag-uncoupling. Pagkatapos paghiwalayin ang mga strand, makumpleto ang proseso.
Ano ang Mga Pagkakatulad sa pagitan ng Nonhomologous End Joining at Homologous Direct Repeat?
- Nonhomologous end joining at homologous direct repeat ay dalawang DNA double-strand breaks repair pathways.
- MRN complex ay kasangkot sa parehong pathway.
- Kasali ang mga nuclea sa parehong pathway.
- Ang DNA polymerases ay kasangkot sa parehong pathway.
- Ang mga mekanismong ito ay matatagpuan sa parehong mga prokaryote pati na rin sa mga eukaryote.
- Sila ay parehong mahalagang mekanismo para sa kaligtasan ng cell.
Ano ang Pagkakaiba sa pagitan ng Nonhomologous End Joining at Homologous Direct Repeat?
Ang Nonhomologous end joining ay isang pathway na nag-aayos ng mga double-strand break sa DNA na hindi nangangailangan ng homologous template para gabayan ang pag-aayos, habang ang homologous direct repeat ay isang pathway na nag-aayos ng double-strand break sa DNA gamit ang homologous template. Kaya, ito ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng nonhomologous end joining at homologous direct repeat. Higit pa rito, ang homologous recombination ay hindi kasali sa nonhomologous end joining, habang ang homologous recombination ay kasangkot sa homologous direct repeat.
Ipinapakita ng infographic sa ibaba ang mga pagkakaiba sa pagitan ng nonhomologous end joining at homologous direct repeat sa tabular form para sa magkatabi na paghahambing.
Buod – Nonhomologous End Joining vs Homologous Direct Repeat
Ang DNA repair ay maaaring gawin sa pamamagitan ng iba't ibang mekanismo gaya ng direct reversal, single strand damage repair, double-strand breaks repair, at translesion synthesis. Ang nonhomologous end joining at homologous direct repeats ay dalawang DNA double-strand breaks repair pathways. Ang nonhomologous end joining ay hindi nangangailangan ng homologous template para gabayan ang DNA repair pathway. Ang homologous direct repeat ay isang pathway na nangangailangan ng homologous template para gabayan ang pag-aayos ng DNA. Kaya, ito ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng nonhomologous end joining at homologous direct repeat.
