الاختلاف الرئيسي بين الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة والتكرار المباشر المتماثل هو أن الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة هو مسار يعمل على إصلاح الانقطاعات المزدوجة في الحمض النووي التي لا تتطلب نموذجًا متماثلًا لتوجيه الإصلاح ، في حين أن التكرار المباشر المتماثل هو مسار يقوم بإصلاح الانقطاعات المزدوجة في الحمض النووي التي تتطلب نموذجًا متماثلًا لتوجيه الإصلاح.
إصلاح الحمض النووي هو عملية تقوم فيها الخلية بتحديد وتصحيح الأضرار التي لحقت بجزيئات الحمض النووي. بشكل عام ، يمكن أن تتسبب الأنشطة الأيضية الطبيعية والعوامل البيئية مثل الإشعاع في تلف الحمض النووي. يمكن أن تؤدي هذه العوامل إلى عشرات الآلاف من الآفات الجزيئية الفردية لكل خلية يوميًا.مسارات إصلاح فواصل الحمض النووي المزدوجة هي مسارات إصلاح الحمض النووي في الخلايا البيولوجية. هناك نوعان من مسارات إصلاح فواصل الحمض النووي المزدوجة مثل الانضمام غير المتماثل والتكرار المباشر المتماثل.
ما هو الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة؟
الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة (NHEJ) هو مسار يعمل على إصلاح الفواصل المزدوجة في الحمض النووي ولا يتطلب نموذجًا متماثلًا لتوجيه الإصلاح. اكتشف مور وهابر هذا المسار في عام 1966. ويسترشد هذا المسار عادةً بتسلسلات قصيرة من الحمض النووي المتماثل (علم الميكروهومولوجيات) التي غالبًا ما تكون موجودة في بروزات مفردة الجديلة على نهايات الفواصل المزدوجة. عندما تكون الأجزاء المتدلية متوافقة ، يقوم مسار NHEJ بإصلاح الخيوط المزدوجة بدقة. ومع ذلك ، عندما لا تكون الأجزاء المتدلية متوافقة تمامًا ، فإنها تؤدي إلى إصلاح غير دقيق يؤدي إلى فقدان النيوكليوتيدات. يمكن أن يؤدي مسار NHEJ غير المناسب إلى انتقالات وانصهار التيلومير وعلامات مميزة للخلايا السرطانية.
الشكل 01: انضمام نهاية غير متجانسة
يحتوي مسارNHEJ على ثلاث خطوات رئيسية: ربط النهاية والربط ، والمعالجة النهائية ، والربط. في الثدييات ، تشارك بروتينات تسمى Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN) و DNA- PKcs و Ku (Ku70 & 80) في سد النهايات. تتضمن خطوة المعالجة النهائية إزالة النيوكليوتيدات غير المتطابقة أو التالفة وإعادة تركيب الحمض النووي بواسطة بوليميراز الحمض النووي (ملء الفجوة). تتم إزالة النيوكليوتيدات غير المتطابقة أو التالفة بواسطة نوكليازات مثل أرتميس. تقوم عائلة بوليميرات الحمض النووي من عائلة X Pol و μ في الثدييات بسد الفجوة. المعالجة النهائية ليست ضرورية إذا كانت النهايات متوافقة بالفعل وتحتوي على 3’ هيدروكسيل أو 5’ فوسفات تيرميني. علاوة على ذلك ، يتم تنفيذ خطوة الربط النهائية بواسطة مجمع الربط IV الذي يتكون من DNA ligase IV وعامله المساعد XRCC4.
ما هو التكرار المباشر المتماثل؟
التكرار المباشر المتماثل (HDR) هو مسار يقوم بإصلاح الانقطاعات المزدوجة في الحمض النووي باستخدام قالب متماثل لتوجيه الإصلاح. الطريقة الأكثر شيوعًا للتكرار المباشر المتماثل هي من خلال إعادة التركيب المتماثل. آلية HDR ممكنة فقط عندما يكون هناك قطعة متماثلة من الحمض النووي في النواة ، معظمها في طور G2 و S من دورة الخلية. يبدأ المسار البيولوجي لـ HDR مع فسفرة بروتين هيستون المسمى H2AX في المنطقة التي يحدث فيها انكسار الحمض النووي المزدوج. هذا يجذب البروتينات الأخرى إلى الموقع التالف. ثم يرتبط مركب MRN بالنهايات التالفة ويمنع تكسر الكروموسومات. يحافظ مجمع MRN أيضًا على الأطراف المكسورة معًا. في وقت لاحق ، تتم معالجة نهايات الحمض النووي بطريقة يتم فيها إزالة البقايا غير الضرورية للمجموعات الكيميائية ، ويتم تشكيل خيوط متدلية أحادية الخيط.
الشكل 02: تكرار مباشر متماثل
يتم تغطية كل قطعة من الحمض النووي أحادي السلسلة ببروتين يسمى RPA ، وتتمثل وظيفته في الحفاظ على استقرار قطع الحمض النووي أحادية السلسلة. بعد ذلك ، يستبدل Rad51 بروتين RPA. علاوة على ذلك ، عند العمل مع BRCA2 ، يقرن Rad51 قطعة من الحمض النووي التكميلية تغزو خيط الحمض النووي المكسور لتشكل نموذجًا لبوليميراز الحمض النووي. يتم الاحتفاظ ببوليميراز الحمض النووي على الحمض النووي بواسطة بروتين آخر يعرف باسم PCNA. في النهاية ، يصنع البوليميراز الجزء المفقود من الخيط المكسور. علاوة على ذلك ، عندما يتم إعادة تركيب الخصلة المكسورة ، يحتاج كلا الخيطين إلى فك الارتباط مرة أخرى. تم اقتراح نماذج لطرق عديدة لفك الاقتران. بعد فصل الخيوط ، تكتمل العملية.
ما هي أوجه التشابه بين الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة والتكرار المباشر المتماثل؟
- الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة والتكرار المباشر المتماثل هما مساران لإصلاح فواصل الحمض النووي المزدوج.
- مجمع MRN مشترك في كلا المسارين.
- النيوكليازات تشارك في كلا المسارين.
- بوليميراز DNA تشارك في كلا المسارين.
- يمكن العثور على هذه الآليات في كل من بدائيات النوى وكذلك حقيقيات النوى.
- كلاهما آليات حاسمة لبقاء الخلية.
ما هو الفرق بين الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة والتكرار المباشر المتماثل؟
الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة هو مسار يعمل على إصلاح الفواصل المزدوجة في الحمض النووي التي لا تتطلب نموذجًا متماثلًا لتوجيه الإصلاح ، في حين أن التكرار المباشر المتماثل هو المسار الذي يعمل على إصلاح الانقطاعات المزدوجة في الحمض النووي باستخدام قالب متماثل. وبالتالي ، هذا هو الفرق الرئيسي بين الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة والتكرار المباشر المتماثل. علاوة على ذلك ، لا تشارك إعادة التركيب المتماثل في الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة ، في حين أن إعادة التركيب المتماثل تشارك في التكرار المباشر المتماثل.
يعرض مخطط المعلومات البياني أدناه الاختلافات بين ربط النهاية غير المتماثل والتكرار المباشر المتماثل في شكل جدول للمقارنة جنبًا إلى جنب.
ملخص - الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة مقابل التكرار المباشر المتماثل
يمكن أن يتم إصلاح الحمض النووي من خلال آليات مختلفة مثل الانعكاس المباشر ، وإصلاح تلف الخيط الفردي ، وإصلاح الفواصل المزدوجة ، وتوليف الترانزستور. إن الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة والتكرار المباشر المتماثل هما مساران لإصلاح فواصل الحمض النووي المزدوج. لا يتطلب الانضمام إلى النهاية غير المتجانسة نموذجًا متماثلًا لتوجيه مسار إصلاح الحمض النووي. التكرار المباشر المتماثل هو مسار يتطلب نموذجًا متماثلًا لتوجيه إصلاح الحمض النووي. لذلك ، هذا هو الفرق الرئيسي بين الانضمام غير المتماثل والتكرار المباشر المتماثل.
