La diferencia clave entre la unión de extremos no homólogos y la repetición directa homóloga es que la unión de extremos no homólogos es una vía que repara roturas de doble cadena en el ADN que no requiere una plantilla homóloga para guiar la reparación, mientras que la repetición directa homóloga es una vía que repara roturas de doble cadena en el ADN que requiere una plantilla homóloga para guiar la reparación.
La reparación del ADN es un proceso en el que una célula identifica y corrige los daños en las moléculas de ADN. En general, las actividades metabólicas normales y los factores ambientales, como la radiación, pueden causar daños en el ADN. Estos factores pueden resultar en decenas de miles de lesiones moleculares individuales por célula por día. Las vías de reparación de roturas de doble cadena de ADN son vías de reparación de ADN en células biológicas. Hay dos vías de reparación de roturas de doble cadena de ADN como la unión de extremos no homólogos y la repetición directa homóloga.
¿Qué es la unión de extremos no homólogos?
La unión de extremos no homólogos (NHEJ) es una vía que repara roturas de doble cadena en el ADN y no requiere una plantilla homóloga para guiar la reparación. Esta ruta fue descubierta por Moore y Haber en 1966. Esta ruta generalmente está guiada por secuencias de ADN homólogas cortas (microhomologías) que a menudo están presentes en salientes monocatenarios en los extremos de roturas de doble cadena. Cuando los voladizos son compatibles, la vía NHEJ repara la ruptura de las dobles hebras con precisión. Sin embargo, cuando los salientes no son perfectamente compatibles, se produce una reparación imprecisa que provocará la pérdida de nucleótidos. La vía NHEJ inapropiada puede conducir a translocaciones, fusiones de telómeros y características de las células tumorales.
Figura 01: Unión de extremos no homólogos
La vía NHEJ consta de tres pasos principales: unión y unión de extremos, procesamiento de extremos y ligadura. En los mamíferos, las proteínas llamadas Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN), DNA-PKcs, Ku (Ku70 y 80) están involucradas en el puenteo final. El paso de procesamiento final implica la eliminación de nucleótidos dañados o que no coinciden y la resíntesis de ADN mediante polimerasas de ADN (relleno de huecos). La eliminación de nucleótidos dañados o que no coinciden se lleva a cabo mediante nucleasas como Artemis. Las polimerasas de ADN de la familia X Pol λ y μ en mamíferos llevan a cabo el llenado de huecos. El procesamiento de extremos no es necesario si los extremos ya son compatibles y tienen extremos 3'hydorxyl o 5'fosfato. Además, el paso de ligadura final se realiza mediante el complejo de ligadura IV que consta de ADN ligasa IV y su cofactor XRCC4.
¿Qué es la repetición directa homóloga?
La repetición directa homóloga (HDR) es una vía que repara roturas de doble cadena en el ADN con el uso de una plantilla homóloga para guiar la reparación. La forma más común de repetición directa homóloga es a través de la recombinación homóloga. El mecanismo HDR solo es posible cuando hay una pieza homóloga de ADN en el núcleo, principalmente en las fases G2 y S del ciclo celular. La ruta biológica de HDR comienza con la fosforilación de la proteína histona llamada H2AX en el área donde se produce la ruptura de la doble cadena del ADN. Esto atrae otras proteínas al lugar dañado. Luego, el complejo MRN se une a los extremos dañados y previene las roturas cromosómicas. El complejo MRN también mantiene unidos los extremos rotos. Más tarde, los extremos del ADN se procesan de tal manera que se eliminan los residuos innecesarios de los grupos químicos y se forman salientes monocatenarios.
Figura 02: Repetición directa homóloga
Cada pieza de ADN monocatenario está cubierta por la proteína llamada RPA, y su función es mantener estables las piezas de ADN monocatenario. Después de esto, Rad51 reemplaza a la proteína RPA. Además, cuando trabaja junto con BRCA2, Rad51 acopla una pieza de ADN complementaria que invade la hebra de ADN rota para formar una plantilla para la ADN polimerasa. La polimerasa de ADN se mantiene en el ADN por otra proteína conocida como PCNA. Finalmente, la polimerasa sintetiza la parte f altante de la hebra rota. Además, cuando se vuelve a sintetizar la hebra rota, ambas hebras deben desacoplarse nuevamente. Se sugieren modelos para numerosas formas de desacoplamiento. Una vez que se separan las hebras, se completa el proceso.
¿Cuáles son las similitudes entre la unión final no homóloga y la repetición directa homóloga?
- La unión de extremos no homólogos y la repetición directa homóloga son dos vías de reparación de roturas de doble cadena del ADN.
- El complejo MRN está involucrado en ambas vías.
- Las nucleasas participan en ambas vías.
- Las ADN polimerasas están involucradas en ambas vías.
- Estos mecanismos se pueden encontrar tanto en procariotas como en eucariotas.
- Ambos son mecanismos cruciales para la supervivencia celular.
¿Cuál es la diferencia entre la unión final no homóloga y la repetición directa homóloga?
La unión de extremos no homólogos es una vía que repara roturas de doble cadena en el ADN que no requiere una plantilla homóloga para guiar la reparación, mientras que la repetición directa homóloga es una vía que repara roturas de doble cadena en el ADN utilizando una plantilla homóloga. Por lo tanto, esta es la diferencia clave entre la unión de extremos no homólogos y la repetición directa homóloga. Además, la recombinación homóloga no está involucrada en la unión de extremos no homólogos, mientras que la recombinación homóloga está involucrada en la repetición directa homóloga.
La siguiente infografía presenta las diferencias entre la unión de extremos no homólogos y la repetición directa homóloga en forma tabular para una comparación lado a lado.
Resumen: unión final no homóloga frente a repetición directa homóloga
La reparación del ADN se puede realizar mediante diferentes mecanismos, como la inversión directa, la reparación de daños de una sola hebra, la reparación de roturas de doble hebra y la síntesis de translesiones. La unión de extremos no homólogos y las repeticiones directas homólogas son dos vías de reparación de roturas de doble cadena de ADN. La unión de extremos no homólogos no requiere una plantilla homóloga para guiar la vía de reparación del ADN. La repetición directa homóloga es una vía que requiere una plantilla homóloga para guiar la reparación del ADN. Entonces, esta es la diferencia clave entre la unión de extremos no homólogos y la repetición directa homóloga.
