Jaka jest różnica między non-homologous end joining (NHEJ) a homology-directed repair (HDR)?

edycja genomu CRISPR wykorzystuje zdolność Cas9 do indukowania ukierunkowanych przerw dwuniciowych DNA (dsbs) Zwykle kilku nukleotydów przed sekwencją PAM. Późniejsze naprawy chromosomalnych DSBs przez komórkę można podzielić na dwie kategorie szlaków naprawczych: non-homologous end joining (NHEJ) i homology-directed repair (HDR). W swej istocie końcówki NHEJ-break mogą być ligowane bez szablonu homologicznego, podczas gdy HDR-breaks wymaga szablonu do prowadzenia naprawy.
NHEJ jest bardzo wydajnym mechanizmem naprawczym, który jest najbardziej aktywny w komórce. Jest również podatny na częste błędy mutacji spowodowane insercjami i delecjami nukleotydów (indels). HDR jest uważany za dominujący mechanizm precyzyjnej naprawy DSB, ale charakteryzuje się niską wydajnością, ponieważ wymaga większego podobieństwa sekwencji między odciętymi i nienaruszonymi pasmami DNA dawcy. Istnieje mniej błędów lub szanse mutacji, jeśli szablon DNA używany podczas naprawy jest identyczny z oryginalną nieuszkodzoną sekwencją DNA.1,2
podczas modyfikacji genu przy użyciu CRISPR, populacja transfekowanych komórek będzie zawierać kombinację naprawionych przez NHEJ i naprawionych przez HDR alleli. HDR-edytowane DNA jest znacznie bardziej pożądane, aby zapewnić kontrolowane modyfikacje.

1. H. Ghezraoui, et al., „Chromosomal translocations in human cells are generated by canonical nonhomologous end-joining,” mol Cell 55 (6): 829-842, 2014.
2. M. Jasin i R. Rothstein. „Repair of Strand Breaks by Homologous Recombination,” Cold Spring Harb Perspect Biol 2013.