Perbedaan utama antara penggabungan ujung nonhomolog dan pengulangan langsung homolog adalah bahwa penggabungan ujung nonhomolog adalah jalur yang memperbaiki kerusakan untai ganda dalam DNA yang tidak memerlukan templat homolog untuk memandu perbaikan, sedangkan pengulangan langsung homolog adalah jalur yang memperbaiki kerusakan untai ganda pada DNA yang membutuhkan cetakan homolog untuk memandu perbaikan.
Perbaikan DNA adalah proses di mana sel mengidentifikasi dan memperbaiki kerusakan pada molekul DNA. Umumnya, aktivitas metabolisme normal dan faktor lingkungan seperti radiasi dapat menyebabkan kerusakan DNA. Faktor-faktor ini dapat mengakibatkan puluhan ribu lesi molekuler individu per sel per hari. Jalur perbaikan pemutusan untai ganda DNA adalah jalur perbaikan DNA dalam sel biologis. Ada dua jalur perbaikan pemutusan untai ganda DNA sebagai penyambungan ujung nonhomolog dan pengulangan langsung homolog.
Apa yang dimaksud dengan Penggabungan Akhir Nonhomolog?
Nonhomologous end join (NHEJ) adalah jalur yang memperbaiki kerusakan untai ganda pada DNA dan tidak memerlukan template homolog untuk memandu perbaikan. Jalur ini ditemukan oleh Moore dan Haber pada tahun 1966. Jalur ini biasanya dipandu oleh sekuens DNA homolog pendek (mikrohomologi) yang sering terdapat dalam untaian tunggal yang menggantung di ujung putus untai ganda. Ketika overhang kompatibel, jalur NHEJ memperbaiki untaian ganda yang putus secara akurat. Namun, ketika overhang tidak sepenuhnya kompatibel, itu mengarah pada perbaikan yang tidak tepat yang akan menyebabkan hilangnya nukleotida. Jalur NHEJ yang tidak tepat dapat menyebabkan translokasi, fusi telomer, dan keunggulan sel tumor.
Gambar 01: Penggabungan Akhir Nonhomolog
Jalur NHEJ memiliki tiga langkah utama: end binding & tethering, pemrosesan akhir, dan ligasi. Pada mamalia, protein yang disebut Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN), DNA-PKcs, Ku (Ku70 & 80) terlibat dalam menjembatani ujung. Langkah pemrosesan akhir melibatkan penghilangan nukleotida yang tidak cocok atau rusak dan resintesis DNA oleh DNA polimerase (pengisian celah). Penghapusan nukleotida yang tidak cocok atau rusak dilakukan oleh nuklease seperti Artemis. Keluarga X DNA polimerase Pol dan pada mamalia melakukan pengisian celah. Pemrosesan akhir tidak diperlukan jika ujungnya sudah kompatibel dan memiliki ujung 3'hidroksil atau 5'fosfat. Selanjutnya tahap akhir ligasi dilakukan dengan kompleks ligasi IV yang terdiri dari DNA ligase IV dan kofaktornya XRCC4.
Apa itu Pengulangan Langsung Homolog?
Pengulangan langsung homolog (HDR) adalah jalur yang memperbaiki kerusakan untai ganda dalam DNA dengan menggunakan templat homolog untuk memandu perbaikan. Cara paling umum dari pengulangan langsung homolog adalah melalui rekombinasi homolog. Mekanisme HDR hanya mungkin ketika ada sepotong DNA homolog dalam nukleus, sebagian besar dalam fase G2 dan S dari siklus sel. Jalur biologis HDR dimulai dengan fosforilasi protein histon yang disebut H2AX di area di mana terjadi pemutusan untai ganda DNA. Ini menarik protein lain ke lokasi yang rusak. Kemudian kompleks MRN mengikat ujung yang rusak dan mencegah pemutusan kromosom. Kompleks MRN juga menyatukan ujung yang patah. Kemudian, ujung DNA diproses sedemikian rupa sehingga residu kelompok kimia yang tidak perlu dihilangkan, dan untaian tunggal terbentuk.
Gambar 02: Pengulangan Langsung Homolog
Setiap potongan DNA untai tunggal ditutupi oleh protein yang disebut RPA, dan fungsinya adalah untuk menjaga agar potongan DNA untai tunggal tetap stabil. Setelah ini, Rad51 menggantikan protein RPA. Selain itu, ketika bekerja sama dengan BRCA2, Rad51 memasangkan potongan DNA komplementer yang menyerang untai DNA yang rusak untuk membentuk cetakan DNA polimerase. DNA polimerase dipegang pada DNA oleh protein lain yang dikenal sebagai PCNA. Pada akhirnya, polimerase mensintesis bagian yang hilang dari untai yang rusak. Selanjutnya, ketika untaian yang putus disintesis ulang, kedua untaian tersebut perlu dilepaskan kembali. Model untuk berbagai cara uncoupling disarankan. Setelah helai dipisahkan, proses selesai.
Apa Persamaan Antara Penggabungan Akhir Nonhomolog dan Pengulangan Langsung Homolog?
- Penggabungan ujung nonhomolog dan pengulangan langsung homolog adalah dua jalur perbaikan pemutusan rantai ganda DNA.
- Kompleks MRN terlibat di kedua jalur.
- Nuklease terlibat dalam kedua jalur.
- DNA polimerase terlibat dalam kedua jalur tersebut.
- Mekanisme ini dapat ditemukan baik pada prokariota maupun eukariota.
- Keduanya merupakan mekanisme penting untuk kelangsungan hidup sel.
Apa Perbedaan Antara Penggabungan Akhir Nonhomolog dan Pengulangan Langsung Homolog?
Penggabungan ujung nonhomolog adalah jalur yang memperbaiki kerusakan untai ganda pada DNA yang tidak memerlukan templat homolog untuk memandu perbaikan, sedangkan pengulangan langsung homolog adalah jalur yang memperbaiki kerusakan untai ganda pada DNA menggunakan templat homolog. Jadi, ini adalah perbedaan utama antara penggabungan ujung nonhomolog dan pengulangan langsung homolog. Lebih lanjut, rekombinasi homolog tidak terlibat dalam penggabungan akhir nonhomolog, sedangkan rekombinasi homolog terlibat dalam pengulangan langsung homolog.
Infografik di bawah ini menyajikan perbedaan antara penggabungan ujung nonhomolog dan pengulangan langsung homolog dalam bentuk tabel untuk perbandingan berdampingan.
Ringkasan – Penggabungan Akhir Nonhomolog vs Pengulangan Langsung Homolog
Perbaikan DNA dapat dilakukan dengan mekanisme yang berbeda seperti pembalikan langsung, perbaikan kerusakan untai tunggal, perbaikan kerusakan untai ganda, dan sintesis translesi. Penggabungan ujung nonhomolog dan pengulangan langsung homolog adalah dua jalur perbaikan pemutusan untai ganda DNA. Penggabungan ujung nonhomolog tidak memerlukan template homolog untuk memandu jalur perbaikan DNA. Pengulangan langsung homolog adalah jalur yang membutuhkan templat homolog untuk memandu perbaikan DNA. Jadi, inilah perbedaan utama antara penggabungan akhir nonhomolog dan pengulangan langsung homolog.
