Postoji više puteva za popravak prekida dvostrukih lanaca, uglavnom nehomologmim spajanjem krajeva (NHEJ), homologna rekombinacija (HR) i MMEJ. NHEJ direktno spaja oba kraja prekida dvostrukog lanca i relativno je precizan, iako se ponekad javljaju male (obično manje od nekoliko nukleotida) insercije ili delecije. HR je vrlo precizan i koristi sestrinske hromatide kao šablon za precizan popravak DSB-a. MMEJ se razlikuje od ovih drugih mehanizama popravka po upotrebi mikrohomolognih sekvenci za poravnavanje prekinutih niti. Ovo rezultira čestim delecijama i povremenim insercijama koja su mnogo veća od onih koje proizvodi NHEJ. MMEJ je potpuno nezavisan od klasičnog NHEJ i ne oslanja se na NHEJ osnovne faktore kao što su protein Ku, DNK-PK ili ligaza IV.[2]
U MMEJ, popravak DSB-a je iniciran krajnjom resekcijom pomoću MRE nukleaze, ostavljajući jednolančane prevjese.[3] Ovi jednolančani prevjesi se aneliraju na mikrohomologijama, koje su kratke regije komplementarnosti, često 5-25 parova baza, između dva lanca. Specijalizirani oblik MMEJ-a, nazvan polimerazom teta-posredovano spajanje kraja (TMEJ), može popraviti prekide koristeći homologije ≥1 bp.[4][5] Domen helikaze teta DNK polimeraze posjeduje ATP-zavisnu jednolančanu aktivnost aneliranja i može promovirati aneliranje mikrohomologija.[6] Nakon aneliranja, sve previsoke baze (preklopi) uklanjaju se nukleazama, kao što je Fen1, a praznine se popunjavaju DNK polimerazom teta.[7] Ova sposobnost popunjavanja praznina teta polimeraze pomaže u stabilizaciji aneliranja krajeva uz minimalnu komplementarnost. Osim mikrohomolognih otisaka, mutacijski potpis polimeraze teta se također sastoji od (rijetkih) šablonskih umetaka, za koje se smatra da su rezultat prekinute ekstenzije ovisne o šablonu, nakon čega slijedi ponovno aneliranje na sekundarnim homolognim sekvencama.[5]
Izbor puta koji će se koristiti za popravak prekida dvostrukog lanca je složen. U većini slučajeva, MMEJ čini manji udio (10%) popravka dvostrukog lanca, najvjerovatnije u slučajevima kada je dvostruki lanac reseciran, ali sestrinska hromatida nije dostupna za homolognu rekombinaciju.[3] Ćelije koje imaju nedostatak bilo klasičnog NHEJ ili HR obično pokazuju povećani MMEJ. Ljudski faktori homologne rekombinacije potiskuju mutageni MMEJ nakon resekcije dvolančanog prekida.[8]
Biohemijski sistem ispitivanja pokazuje da je najmanje šest gena potrebno za mikrohomologni posredovano spajanje krajeva: FEN1, Ligaza III, MRE11, NBS1, PARP1 i XRCC1.[9] Svih šest ovih gena su regulirani u jednom ili više karcinoma. Kod ljudi, DNK-polimeraza teta, kodirana genom POLQ, ima centralnu ulogu u spajanju krajeva posredovanu mikrohomologijom.[7]Polimeraza teta koristi svoj domen helikaze da istisne replikacijski protein A (RPA ) sa krajeva DNK i promoviraju mikrohomolognoo aneliranje.[6] Polimeraza teta također koristi svoju aktivnost polimeraze za sprovođenje sinteze popunjavanja, što pomaže u stabilizaciji uparenih krajeva.
Helikaza Q, koja je konzervirana kod ljudi, neophodna je za polimerazu teta-nezavisnu MMEJ, kao što je pokazano analizom mutacijskog otiska u Caenorrhabditis elegans.[10]
Otprilike polovina svih karcinoma jajnika ima nedostatak homologne rekombinacije (HR). Ovi tumori s nedostatkom HR povećavaju regulaciju teta polimeraze (POLQ), što rezultira povećanjem MMEJ.[11] Ovi tumori se previše oslanjaju na MMEJ, tako da obaranje teta polimeraze rezultira značajnom smrtnošću. U većini tipova ćelija, MMEJ daje manji doprinos popravljanju prekida dvostrukog lanca. Hiperpouzdanje tumora s nedostatkom HR na MMEJ može predstavljati moguću metu lijeka za liječenje raka.
MMEJ uvijek uključuje insercije ili delecije, tako da je to mutageni put.[12] Ćelije sa povećanim MMEJ mogu imati veću genomsku nestabilnost i predispoziciju za razvoj raka, iako to nije direktno pokazano.
Penaeus monodon je morski rak koji se široko konzumira zbog svoje nutritivne vrijednosti. Popravak dvolančanih prekida u ovom organizmu može se desiti pomoću HRR-a, ali NHEJ se ne može otkriti.[13] Dok se čini da je HRR glavni put popravka dvolančanog prekida, za MMEJ je također utvrđeno da ima značajnu ulogu u popravci dvolančanih prekida DNK.[13]
12Schimmel J, van Schendel R, den Dunnen JT, Tijsterman M (septembar 2019). "Templated Insertions: A Smoking Gun for Polymerase Theta-Mediated End Joining". Trends in Genetics (jezik: English). 35 (9): 632–644. doi:10.1016/j.tig.2019.06.001. PMID31296341. S2CID195892718.CS1 održavanje: nepoznati jezik (link)
