Vad är skillnaden mellan non-homologous end joining (NHEJ) och homology-directed repair (HDR)?

CRISPR-genomredigering utnyttjar Cas9s förmåga att inducera riktade DNA-dubbelsträngsbrott (Dsb) vanligtvis några nukleotider uppströms om PAM-sekvensen. Den efterföljande reparationen av kromosomala Dsb: er av cellen kan klassificeras i två kategorier av reparationsvägar: icke-homolog slutförening (NHEJ) och homologistyrd reparation (HDR). Kärnan kan nhej-break-ändar ligeras utan en homolog Mall, medan HDR-breaks kräver en mall för att styra reparation.
NHEJ är en mycket effektiv reparationsmekanism som är mest aktiv i cellen. Det är också mottagligt för frekventa mutationsfel på grund av nukleotidinsättningar och borttagningar (indels). HDR anses vara den dominerande mekanismen för exakt Dsb-reparation, men lider av låg effektivitet eftersom det kräver högre sekvenslikhet mellan de avskurna och intakta DONATORSTRÄNGARNA av DNA. Det finns färre fel eller chanser för mutationer om DNA-mallen som används under reparation är identisk med den ursprungliga oskadade DNA-sekvensen.1,2
vid modifieringar av en gen med CRISPR kommer populationen av transfekterade celler att innehålla en kombination av nhej-reparerade och HDR-reparerade alleler. HDR-redigerat DNA är mycket mer önskvärt för att säkerställa kontrollerade modifieringar.

1. H. Ghezraoui, et al., ”Kromosomala translokationer i mänskliga celler genereras av kanonisk icke-homolog slutförening,” Mol Cell 55(6):829-842, 2014.
2. M. Jasin och R. Rothstein. ”Reparation av Strandbrott genom homolog rekombination,” Cold Spring Harb Perspect Biol 2013.