समरूप पुनर्संयोजन और गैर-समरूप अंत-संयोजन

एक डबल-स्ट्रैंड ब्रेक डीएनए हेलिक्स के दोनों स्ट्रैंड को काट देता है और, यदि गलत तरीके से मरम्मत की जाती है, तो आनुवंशिक सामग्री के नुकसान या गुणसूत्र पुनर्व्यवस्था का कारण बन सकता है। कोशिकाएं ऐसे ब्रेक की मरम्मत दो मुख्य मार्गों से करती हैं: समरूप पुनर्संयोजन, जो एक अक्षुण्ण समरूप टेम्पलेट से अनुक्रम की प्रतिलिपि बनाता है और काफी हद तक त्रुटि-मुक्त होता है, और गैर-समरूप अंत-संयोजन, जो टूटे हुए सिरों को सीधे जोड़ता है और किसी भी समय कार्य कर सकता है लेकिन जंक्शन पर छोटे बदलाव ला सकता है।

Definition

समरूप पुनर्संयोजन (HR) एक समरूप डीएनए अनुक्रम, आमतौर पर सिस्टर क्रोमेटिड, का उपयोग करके डबल-स्ट्रैंड ब्रेक की मरम्मत करता है, जो सटीक पुनर्संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है, जबकि गैर-समरूप अंत-संयोजन (NHEJ) टूटे हुए सिरों को सीधे जोड़कर उनकी मरम्मत करता है, जिसमें अनुक्रम समरूपता की बहुत कम या कोई आवश्यकता नहीं होती है।

Scope

यह प्रविष्टि दो डबल-स्ट्रैंड ब्रेक मरम्मत मार्गों की तुलना करती है, जिसमें प्रत्येक के चरण, मार्ग के चुनाव को निर्देशित करने में अंत-विच्छेदन की भूमिका, और कोशिका-चक्र चरण का प्रभाव शामिल है कि कौन सा मार्ग प्रमुख है। यह एक यांत्रिक संदर्भ है और नैदानिक मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• प्रत्येक मार्ग डबल-स्ट्रैंड ब्रेक की मरम्मत कैसे करता है?
• क्या निर्धारित करता है कि एक ब्रेक का पुनर्संयोजन या अंत-संयोजन द्वारा मरम्मत की जाती है?
• समरूप पुनर्संयोजन सामान्यतः सटीक क्यों होता है और अंत-संयोजन कभी-कभी नहीं?
• कोशिका चक्र मार्ग के चुनाव को कैसे प्रभावित करता है?

Key concepts

• डबल-स्ट्रैंड ब्रेक
• अंत-विच्छेदन
• समरूप टेम्पलेट (सिस्टर क्रोमेटिड)
• स्ट्रैंड आक्रमण
• प्रत्यक्ष अंत-बंधन
• कोशिका-चक्र-निर्भर मार्ग चुनाव
• त्रुटि-मुक्त बनाम त्रुटि-प्रवण मरम्मत
• गुणसूत्र पुनर्व्यवस्था

Mechanisms

मार्ग का चुनाव काफी हद तक इस बात पर निर्भर करता है कि टूटे हुए सिरों को काटा गया है या नहीं। गैर-समरूप अंत-संयोजन में, सिरों को बांधा जाता है और न्यूनतम रूप से संसाधित किया जाता है और फिर सीधे जोड़ा जाता है; लिबर बताते हैं कि यह मार्ग कोशिका चक्र के दौरान कैसे काम कर सकता है और स्तनधारी कोशिकाओं में प्रमुख मार्ग है, जिसकी कीमत जंक्शन पर अनुक्रम को कभी-कभी बदलना होता है। समरूप पुनर्संयोजन में, सिरों को एकल-स्ट्रैंडेड डीएनए को उजागर करने के लिए काटा जाता है, जो तब एक समरूप टेम्पलेट, आमतौर पर सिस्टर क्रोमेटिड पर आक्रमण करता है, ताकि सटीक पुनर्संश्लेषण को बढ़ावा मिल सके; जैसिन और रोथस्टीन विस्तार से बताते हैं कि अनुक्रम की एक अक्षुण्ण प्रतिलिपि का उपयोग करके यह मार्ग काफी हद तक त्रुटि-मुक्त कैसे हो जाता है। ब्रांज़ी और फोइनी बताते हैं कि यह चुनाव कोशिका चक्र से क्यों जुड़ा है: समरूप पुनर्संयोजन S और G2 चरणों में पसंद किया जाता है जब एक सिस्टर क्रोमेटिड एक टेम्पलेट के रूप में उपलब्ध होता है, जबकि अंत-संयोजन तब कार्य कर सकता है जब ऐसा कोई टेम्पलेट मौजूद न हो।

Clinical relevance

समरूप पुनर्संयोजन के घटक, जिनमें BRCA1 और BRCA2 शामिल हैं, ट्यूमर सप्रेसर हैं जिनकी कमी वंशानुगत कैंसर के पूर्व-निर्धारण और कुछ डीएनए-क्षतिग्रस्त और लक्षित एजेंटों के प्रति ट्यूमर की संवेदनशीलता से जुड़ी है; यह प्रविष्टि इन संघों को यांत्रिक पृष्ठभूमि के रूप में वर्णित करती है न कि किसी व्यक्ति के निदान या उपचार के लिए मार्गदर्शन के रूप में।

History

समरूप पुनर्संयोजन को पहली बार अर्धसूत्रीविभाजन और सूक्ष्मजीव पुनर्संयोजन के आनुवंशिक अध्ययनों के माध्यम से समझा गया था, और गुणसूत्र डबल-स्ट्रैंड ब्रेक की मरम्मत में इसकी भूमिका खमीर और फिर स्तनधारी कोशिकाओं में स्थापित की गई थी। गैर-समरूप अंत-संयोजन के आणविक घटकों को आंशिक रूप से विकिरण-संवेदनशील और प्रतिरक्षा-कमी वाले उत्परिवर्ती के माध्यम से परिभाषित किया गया था, क्योंकि यह मार्ग एंटीबॉडी जीन पुनर्व्यवस्था के दौरान उत्पन्न होने वाले ब्रेक को भी जोड़ता है, और बाद में दोनों मार्गों को व्यापक डीएनए क्षति प्रतिक्रिया के भीतर रखा गया था।

Key figures

• Maria Jasin
• Rodney Rothstein
• Michael Lieber
• Stephen Jackson

Seminal works

• jasin-rothstein-2013
• lieber-2010
• branzei-foiani-2008

Frequently asked questions

समरूप पुनर्संयोजन को अंत-संयोजन से अधिक सटीक क्यों माना जाता है?

समरूप पुनर्संयोजन एक अक्षुण्ण समरूप टेम्पलेट, आमतौर पर सिस्टर क्रोमेटिड से लापता अनुक्रम की प्रतिलिपि बनाता है, इसलिए मूल अनुक्रम बहाल हो जाता है, जबकि गैर-समरूप अंत-संयोजन सिरों को सीधे जोड़ता है और जंक्शन पर कुछ न्यूक्लियोटाइड जोड़ या हटा सकता है।

कोशिका प्रत्येक मार्ग का उपयोग कब करती है?

समरूप पुनर्संयोजन S और G2 चरणों में पसंद किया जाता है जब एक सिस्टर क्रोमेटिड एक टेम्पलेट के रूप में उपलब्ध होता है, जबकि गैर-समरूप अंत-संयोजन पूरे कोशिका चक्र में काम कर सकता है, जिसमें तब भी शामिल है जब कोई टेम्पलेट मौजूद न हो।