Как работает негомологичное соединение концов (NHEJ)?

Негомологичное соединение концов действительно вызывает ошибки в затронутой последовательности. Но вы должны иметь в виду, что NHEJ - это механизм аварийного ремонта, который включает в себя шанс «починить или умереть». Если хромосомный разрыв не устранен, вполне вероятно, что клетка войдет в апоптоз или, что еще хуже, превратится в раковую клетку. Внесение небольших ошибок — относительно небольшая цена по сравнению с этим, хотя это все же может нарушить гены или регуляторные последовательности. Для механизма посмотрите на рисунок (из первой ссылки):

Для дальнейшего чтения посмотрите статью в Википедии о NHEJ и/или следующие ссылки:

1. Механизм соединения концов негомологичной ДНК человека.
2. Механизм репарации двухцепочечных разрывов ДНК путем негомологичного соединения концов ДНК.

NHEJ действительно подвержен ошибкам. Он называется «негомологичным», потому что он не использует «гомологичный» шаблон из другого фрагмента ДНК, совпадающего по последовательности, для управления репарацией. Гомологическая репарация позволяет избежать мутаций, потому что похожая цепочка ДНК действует как шаблон, поэтому клетка знает, какие буквы вставить в пробел. Когда нет шаблона, ремонтная техника не может знать, какие конкретные буквы использовать... отсюда и мутации в NHEJ.

Интересно, что этот феномен NHEJ используется для управления современным состоянием дел в генной инженерии: эндонуклеазами, управляемыми РНК CRISPR/Cas9. Если вы вызываете двухцепочечный разрыв ДНК рядом с началом кодирующей белок последовательности гена, этот разрыв будет восстановлен с помощью NHEJ, что вызовет мутацию «indel» (вставка или удаление). Вставка или удаление букв в кодирующей последовательности гена вызовет «сдвиг рамки», когда 3-буквенные кодоны, которые сообщают клетке, какие аминокислоты использовать, перепутываются, потому что нормальная 3-3-3-3-3- 3-3 рисунок нарушен. Таким образом, мы можем отключить гены, на которые хотим нацелиться: просто вызовите сдвиг рамки считывания в этом гене с помощью CRISPR.

Если мы хотим ВСТАВИТЬ что-то с помощью редактирования генома, нам нужна «репарация, направленная на гомологию» — мы дадим CRISPR вместе с другой последовательностью нуклеотидов, которая соответствует цепочкам, расположенным по бокам места, которое мы вырезаем, с новой последовательностью в середине. Таким образом, когда CRISPR сделает надрез, наш гомологичный шаблон приклеится к краям разреза, а центральная часть предоставит ячейке схему для вставки или редактирования, которые мы хотим сделать.

Таким образом, вы увидите, когда подумаете об этом, что «гомология», отсутствующая в NHEJ, представляет собой цепь, используемую в качестве шаблона восстановления, и, манипулируя этими естественными процессами восстановления ДНК, которые могут использовать или не использовать гомологичные шаблоны, мы получаем возможный метод включения, выключения, редактирования или вставки генов. Это означает, что NHEJ больше не просто биологический процесс: это инженерная техника.