¿Cuál es la diferencia entre la unión de extremos no homólogos (NHEJ) y la reparación dirigida por homología (HDR)?

La edición del genoma de CRISPR aprovecha la capacidad de Cas9 para inducir roturas de doble hebra de ADN dirigidas (DSBs), generalmente unos pocos nucleótidos aguas arriba de la secuencia PAM. La reparación posterior de DSB cromosómicos por la célula se puede clasificar en dos categorías de vías de reparación: unión de extremos no homólogos (NHEJ) y reparación dirigida por homología (HDR). En esencia, los extremos de rotura NHEJ se pueden ligar sin una plantilla homóloga, mientras que los frenos HDR requieren una plantilla para guiar la reparación.
NHEJ es un mecanismo de reparación muy eficiente que es más activo en la célula. También es susceptible a errores de mutación frecuentes debido a inserciones y deleciones de nucleótidos (indel). El HDR se considera el mecanismo dominante para la reparación precisa de DSB, pero sufre de baja eficiencia, ya que requiere una mayor similitud de secuencias entre las hebras de ADN donadas cortadas e intactas. Hay menos errores o posibilidades de mutaciones si la plantilla de ADN utilizada durante la reparación es idéntica a la secuencia original de ADN sin daños.1,2
Al realizar modificaciones en un gen utilizando CRISPR, la población de células transfectadas contendrá una combinación de alelos reparados por NHEJ y por HDR. El ADN editado por HDR es mucho más deseable para garantizar modificaciones controladas.

1. H. Ghezraoui, et al.,» Las translocaciones cromosómicas en las células humanas se generan por unión canónica no homóloga», Mol Cell 55(6): 829-842, 2014.
2. M. Jasin y R. Rothstein. «Reparación de Roturas de Filamentos por Recombinación Homóloga», Cold Spring Harb Perspect Biol 2013.