Mikrohomologno posredovano spajanje kraja (MMEJ), također poznato kao alternativno nehomologno spajanje krajeva (Alt-NHEJ) je jedan od puteva za popravku dvolančanih prekida u DNK. Kako su recenzirali McVey i Lee, najvažnija prepoznatljiva osobina MMEJ-a je upotreba mikrohomolognih sekvenci tokom poravnanja slomljenih krajeva prije spajanja, što dovodi do delecije koja okružuju originalni prekid. MMEJ se često povezuje s hromosomskim abnormalnostima kao što su delecije, translokacije, inverzije i druga složena preuređivanja.
Postoji više puteva za popravak prekida dvostrukih lanaca, uglavnom nehomologmim spajanjem krajeva (NHEJ), homologna rekombinacija (HR) i MMEJ. NHEJ direktno spaja oba kraja prekida dvostrukog lanca i relativno je precizan, iako se ponekad javljaju male (obično manje od nekoliko nukleotida) insercije ili delecije. HR je vrlo precizan i koristi sestrinske hromatide kao šablon za precizan popravak DSB-a. MMEJ se razlikuje od ovih drugih mehanizama popravka po upotrebi mikrohomolognih sekvenci za poravnavanje prekinutih niti. Ovo rezultira čestim delecijama i povremenim insercijama koja su mnogo veća od onih koje proizvodi NHEJ. MMEJ je potpuno nezavisan od klasičnog NHEJ i ne oslanja se na NHEJ osnovne faktore kao što su protein Ku, DNK-PK ili ligaza IV.
U MMEJ, popravak DSB-a je iniciran krajnjom resekcijom pomoću MRE nukleaze, ostavljajući jednolančane prevjese. Ovi jednolančani prevjesi se aneliraju na mikrohomologijama, koje su kratke regije komplementarnosti, često 5-25 parova baza, između dva lanca. Specijalizirani oblik MMEJ-a, nazvan polimerazom teta-posredovano spajanje kraja (TMEJ), može popraviti prekide koristeći homologije ≥1 bp. Domen helikaze teta DNK polimeraze posjeduje ATP-zavisnu jednolančanu aktivnost aneliranja i može promovirati aneliranje mikrohomologija. Nakon aneliranja, sve previsoke baze (preklopi) uklanjaju se nukleazama, kao što je Fen1, a praznine se popunjavaju DNK polimerazom teta. Ova sposobnost popunjavanja praznina teta polimeraze pomaže u stabilizaciji aneliranja krajeva uz minimalnu komplementarnost. Osim mikrohomolognih otisaka, mutacijski potpis polimeraze teta se također sastoji od (rijetkih) šablonskih umetaka, za koje se smatra da su rezultat prekinute ekstenzije ovisne o šablonu, nakon čega slijedi ponovno aneliranje na sekundarnim homolognim sekvencama.
Regulacija ćelijskog ciklusa
Popravak MMEJ je nizak u G0/G1 fazi, ali je povećan tokom S-faza i G2-faze ćelijskog ciklusa. Nasuprot tome, NHEJ djeluje tokom cijelog ćelijskog ciklusa, a homologna rekombinacija (HR) djeluje samo u kasnim S i G2.
Izbor puta popravka dvostrukog lanca
Izbor puta koji će se koristiti za popravak prekida dvostrukog lanca je složen. U većini slučajeva, MMEJ čini manji udio (10%) popravka dvostrukog lanca, najvjerovatnije u slučajevima kada je dvostruki lanac reseciran, ali sestrinska hromatida nije dostupna za homolognu rekombinaciju. Ćelije koje imaju nedostatak bilo klasičnog NHEJ ili HR obično pokazuju povećani MMEJ. Ljudski faktori homologne rekombinacije potiskuju mutageni MMEJ nakon resekcije dvolančanog prekida.
Potrebni geni Biohemijski sistem ispitivanja pokazuje da je najmanje šest gena potrebno za mikrohomologni posredovano spajanje krajeva: FEN1, Ligaza III, MRE11, NBS1, PARP1 i XRCC1. Svih šest ovih gena su regulirani u jednom ili više karcinoma. Kod ljudi, DNK-polimeraza teta, kodirana genom POLQ, ima centralnu ulogu u spajanju krajeva posredovanu mikrohomologijom. Polimeraza teta koristi svoj domen helikaze da istisne replikacijski protein A (RPA ) sa krajeva DNK i promoviraju mikrohomolognoo aneliranje. Polimeraza teta također koristi svoju aktivnost polimeraze za sprovođenje sinteze popunjavanja, što pomaže u stabilizaciji uparenih krajeva.
Helikaza Q, koja je konzervirana kod ljudi, neophodna je za polimerazu teta-nezavisnu MMEJ, kao što je pokazano analizom mutacijskog otiska u Caenorrhabditis elegans.
Kod kancera
Otprilike polovina svih karcinoma jajnika ima nedostatak homologne rekombinacije (HR). Ovi tumori s nedostatkom HR povećavaju regulaciju teta polimeraze (POLQ), što rezultira povećanjem MMEJ. Ovi tumori se previše oslanjaju na MMEJ, tako da obaranje teta polimeraze rezultira značajnom smrtnošću. U većini tipova ćelija, MMEJ daje manji doprinos popravljanju prekida dvostrukog lanca. Hiperpouzdanje tumora s nedostatkom HR na MMEJ može predstavljati moguću metu lijeka za liječenje raka.
MMEJ uvijek uključuje insercije ili delecije, tako da je to mutageni put. Ćelije sa povećanim MMEJ mogu imati veću genomsku nestabilnost i predispoziciju za razvoj raka, iako to nije direktno pokazano.
U Crustacea
Penaeus monodon je morski rak koji se široko konzumira zbog svoje nutritivne vrijednosti. Popravak dvolančanih prekida u ovom organizmu može se desiti pomoću HRR-a, ali NHEJ se ne može otkriti. Dok se čini da je HRR glavni put popravka dvolančanog prekida, za MMEJ je također utvrđeno da ima značajnu ulogu u popravci dvolančanih prekida DNK.
Reference
Vanjski linkovi MMEJ repair of double-strand breaks (director's cut): deleted sequences and alternative endings DNA double strand break repair in human bladder cancer is error prone and involves microhomology-associated end-joining Distinctive differences in DNA double-strand break repair between normal urothelial and urothelial carcinoma cells
Kategorija:Popravak DNK Kategorija:Geni na hromosomu 1 Kategorija:Geni na hromosomu 8 Kategorija:Geni na hromosomu 11 Kategorija:Geni na hromosomu 19 Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Proteomika