שיעור 13 Homologous Recombination, ‏ATM, ‏BRCA ו-VDJ recombination

חזרה קצרה - PARP, ‏NHEJ ו־HR

השיעור נפתח בחזרה על הנושאים מסוף השיעור הקודם.

מעכבי PARP

מעכבי PARP1 פועלים בשתי דרכים עיקריות:

• הם מעכבים את הפעילות האנזימטית של PARP1, ולכן מפריעים ל־PARylation ולתיקון שברים חד־גדיליים.
• הם יכולים לגרום ל־PARP trapping - ה־PARP1 נשאר תקוע על ה־DNA ומפריע למזלג השכפול.

הם גורמים לעלייה בנזקי DNA, בעיקר דרך הצטברות שברים חד־גדיליים, שיכולים להפוך לשברים דו־גדיליים בזמן שכפול.

מה שהם לא עושים ישירות: הם לא מעלים את רמות ה־HR בתא. הקשר ל־HR הוא בכך ש־HR אמור לתקן חלק מהנזקים שנוצרים בעקבות טיפול במעכבי PARP.

באיזו פאזה משתמשים ב־HR?

HR דורש כרומטידה אחות כתבנית. לכן הוא פעיל בעיקר ב:

ב־G1 אין כרומטידה אחות זמינה, ולכן התא נוטה להשתמש יותר ב־NHEJ.

למה NHEJ נוטה לטעויות?

NHEJ מחבר שני קצוות DNA בלי להשתמש בתבנית. בגלל שאין תבנית שמנחה את התיקון, ייתכן אובדן או תוספת של נוקלאוטידים בזמן חיבור הקצוות.

זו הסיבה שהוא נחשב יחסית error-prone בהשוואה ל־HR.

מעכבי PARP ו־BRCA Deficiency

מעכבי PARP יעילים בגידולים עם BRCA deficiency בגלל שילוב של שני דברים:

1. יצירה מוגברת של שברים ונזקי DNA בעקבות עיכוב PARP.
2. חוסר יכולת לתקן את השברים האלה ביעילות בגלל פגיעה ב־HR.

זהו ההיגיון של synthetic lethality.

בדיקה עצמית: מה זה PARP?

Non-Homologous End Joining - חזרה

בשיעור הקודם התחלנו לדבר על שני מנגנוני תיקון מרכזיים לשברים דו־גדיליים:

• NHEJ
• HR

NHEJ הוא מנגנון ברירת המחדל כאשר אין כרומטידה אחות זמינה. הוא מהיר יחסית, אבל פחות מדויק.

שלבי NHEJ

אם מכניסים את NHEJ לתבנית הקבועה של מנגנוני תיקון DNA, נקבל:

1. Recognition - זיהוי השבר
2. Processing - עיבוד הקצוות
3. Repair - חיבור מחדש

זיהוי

הזיהוי הראשוני נעשה על ידי Ku70/Ku80. חלבוני Ku מזהים קצוות חופשיים של DNA ונקשרים אליהם. הם גם מגנים על הקצוות מפני resection, כי ב־NHEJ לא רוצים לחשוף גדיל חד־גדילי ארוך.

לאחר מכן Ku מגייס את DNA-PK, שעוזר להחזיק את שני הקצוות קרובים זה לזה.

עיבוד

בשלב העיבוד צריך להכין את הקצוות לחיבור. לפעמים הקצוות אינם נקיים: יש overhang, חסר פוספט, או מבנה שלא מתאים לליגציה.

חלבונים שונים מנקים ומיישרים את הקצוות, כך שיהיו מוכנים לחיבור.

חיבור

בשלב הסופי:

• XRCC4 משמש כ־scaffold שמגייס פקטורים נוספים
• Ligase IV מחבר את הקצוות

בדיקה עצמית: מה ההבדל בין הליגאזים שפועלים ב־NHEJ, לבין אלו שפועלים ב־SSB repair?

NHEJ Deficiency

כאשר NHEJ חסר או פגום, יכולות להופיע כמה פתולוגיות:

• רגישות לקרינה מייננת - כי קרינה מייננת יוצרת שברים דו־גדיליים.
• מוות תאי מוגבר - הצטברות DSBs מפעילה מסלולים שמובילים לאפופטוזיס.
• סיכון מוגבר לסרטן - בגלל אי־יציבות גנומית.
• SCID/immunodeficiency - כי V(D)J recombination דורש יצירה ותיקון של שברי DNA.

החיבור למערכת החיסון חשוב: ביצירת מערכת החיסון הנרכשת יש תהליך של cut and paste ב־DNA. אם יש cut אבל אין paste, כלומר אם אין NHEJ תקין, לא נוצרים כראוי נוגדנים ו־T-cell receptors.

הצד האפל של NHEJ

NHEJ הכרחי, אבל גם מסוכן. כדי לקבל טרנסלוקציה או מחיקה כרומוזומלית, לא מספיק שנוצר שבר - צריך שהתא גם יחבר את הקצוות בצורה לא נכונה.

NHEJ יכול לגרום ל:

• חיבור של קצוות לא מתאימים
• איבוד בסיסים באזור החיבור
• הוספה של בסיסים באזור החיבור
• טרנסלוקציות
• מחיקות

לכן יש פרדוקס: גם חסר ב־NHEJ וגם תיקון לא מדויק על ידי NHEJ יכולים לתרום לסרטן.

Alternative NHEJ

כאשר NHEJ הקלאסי אינו זמין, התא עדיין מחפש דרך לחבר את השבר. אחת הדרכים היא Alternative NHEJ. במנגנון הזה התא עושה resection (כריתה) קצר, חושף קצוות חד־גדיליים, ומחפש Microhomology - הומולוגיה קצרה של כמה בסיסים בין שני הקצוות.

זה מנגנון גיבוי, אבל הוא מאוד מוטגני. כדי למצוא התאמה, בדרך כלל צריך להסיר חלק מהקצוות, ולכן יש סיכון גבוה למחיקות.

בדיקה עצמית: כיצד Alternative NHEJ עלול לעודד התמרה סרטנית?

Homologous Recombination

HR הוא מנגנון תיקון מדויק יותר, כי הוא משתמש בכרומטידה האחות כתבנית. הוא מתאים בעיקר ל־S phase ול־G2, שבהם קיימת כרומטידה אחות זמינה.

העיקרון הכללי

במקום פשוט לחבר שני קצוות שבורים, HR משתמש בעותק התקין של אותו אזור מהכרומטידה האחות. כך אפשר לשחזר את הרצף החסר לפי תבנית אמיתית, ולכן התיקון מדויק יותר.

שלבי HR

גם כאן אפשר לחשוב לפי שלושה שלבים:

1. זיהוי
2. עיבוד
3. תיקון

זיהוי וסיגנל ראשוני

הזיהוי נעשה על ידי MRN complex. ‏MRN הוא קומפלקס של כמה פקטורים. לא היה דגש על שינון כל המרכיבים, אלא על התפקידים שלו:

• זיהוי השבר.
• החזקת שני הקצוות קרובים זה לזה.
• התחלת העברת סיגנל לפקטורים downstream.

Resection

שלב מרכזי ב־HR הוא resection.

אחד ממרכיבי MRN, שנקרא MRE11, מתחיל את התהליך. בהמשך מגויסות נוקלאזות נוספות שמאריכות את ה־resection. המטרה היא לחשוף גדיל חד־גדילי מספיק ארוך, כדי שיוכל לחדור לכרומטידה האחות ולחפש רצף הומולוגי.

זה ההבדל המרכזי מ־NHEJ:

• ב־NHEJ מנסים להגן על הקצוות ולמנוע resection.
• ב־HR חייבים לבצע resection, כדי ליצור גדיל חד־גדילי שיחפש תבנית.

Strand invasion

הגדיל החד־גדילי שנוצר חודר לכרומטידה האחות. השלב הזה נקרא strand invasion, והחלבון המרכזי הוא RAD51.

BRCA2 עוזר לגייס את RAD51 לגדיל החד־גדילי ולבצע את החדירה לכרומטידה האחות.

סינתזה ותיקון

לאחר שהגדיל מצא רצף הומולוגי בכרומטידה האחות, פולימראז משתמש בכרומטידה האחות כתבנית ומשלים את הרצף החסר. הפולימראז בהקשר הזה הוא DNA polymerase δ, והסגירה נעשית על ידי Ligase I.

ATM ותגובת התא לשבר דו־גדילי

שבר דו־גדילי אינו אירוע מקומי קטן. התא צריך להפעיל תגובה מערכתית: לעצור את מחזור התא, לפתוח כרומטין, לגייס חלבוני תיקון ולהחליט באיזה מסלול תיקון להשתמש. החלבון המרכזי שמתכלל את התגובה הזאת הוא ATM.

ATM הוא מעין ״רמטכ״ל״ של תגובת התא לנזק DNA.

Ataxia Telangiectasia ‏(A-T)

השם ATM מגיע מהמחלה Ataxia Telangiectasia ‏(A-T). זו מחלה אוטוזומלית רצסיבית נדירה ורב־מערכתית, שנגרמת מפגיעה בגן ATM.

מאפיינים קליניים:

• Cerebellar ataxia - פגיעה נוירולוגית שמתבטאת בעיקר בבעיות שיווי משקל.
• Telangiectasia - הרחבה של כלי דם, למשל בעיניים ובעור.
• זיהומים חוזרים ורגישות להדבקות.
• סיכון מוגבר לסרטן.

הקשר למנגנון:

• פגיעה נוירולוגית: נוירונים כמעט לא מתחדשים, ולכן הם רגישים במיוחד למוות תאי בעקבות נזקי DNA.
• Telangiectasia: לפי ההסבר בשיעור, יש קשר להזדקנות תאית, דלקת ואנגיוגנזה.
• זיהומים חוזרים: בלי ATM אין תגובה תקינה לשברי DNA, וזה פוגע גם בתהליכים כמו V(D)J recombination הדרושים למערכת החיסון הנרכשת.
• סרטן: חסר ב־ATM גורם לאי־יציבות גנומית.

מה ATM עושה?

לאחר יצירת שבר דו־גדילי, מתרחשים מספר שלבים:

1. Ku מזהה קצוות DNA
2. MRN complex מגויס
3. MRN מגייס את ATM
4. ATM מפעיל כמה זרועות של תגובת הנזק

תפקידיו של ATM:

1. מזרחן H2AX
2. מפעיל checkpoints
3. משפיע על p53

להלן נפרט.

הגברת הסיגנל - γH2AX

השבר עצמו הוא אירוע קטן מאוד, ברזולוציה של אתר אחד בגנום. כדי לגייס הרבה חלבונים, התא צריך להגביר את הסיגנל. ATM עושה זאת על ידי פוספורילציה של ההיסטון H2AX. ‏H2AX שעבר פוספורילציה נקרא: γH2AX

הסימון הזה מתפשט סביב אזור השבר, וכך ״מדליק״ אזור רחב יותר בכרומטין ומאפשר גיוס חלבוני תיקון. בהמשך יש גם מודיפיקציות נוספות, כולל יוביקוויטינציה של היסטונים באזור, שמגבירות את הסיגנל עוד יותר.

עצירת מחזור התא

ATM מפעיל קינאזות checkpoint, כמו CHK1/CHK2, ובכך גורם ל־cell cycle arrest.

העצירה יכולה להיות בנקודות שונות:

• G1/S
• intra-S
• G2/M

המטרה היא לא לאפשר לתא להמשיך במחזור התא לפני שנעשה ניסיון לתקן את השבר.

עלייה בביטוי p53

ATM גם משפיע על p53. אם יש הצטברות גדולה של שברים ונזק שלא ניתן לתיקון, p53 יכול להוביל לאפופטוזיס.

הבחירה בין NHEJ ל־HR

אחרי שהשבר זוהה והתגובה הופעלה, התא צריך להחליט באיזה מסלול תיקון להשתמש.

בפועל יש שני שחקנים מרכזיים בהחלטה הזאת:

• 53BP1 - דוחף לכיוון NHEJ
• BRCA1 - דוחף לכיוון HR

53BP1 - שמירה על הקצוות ומניעת Resection

53BP1 נקשר לאזורי כרומטין שעברו מודיפיקציות סביב השבר. תפקידו המרכזי כאן הוא למנוע resection. הוא מגן על קצוות ה־DNA, וכך מונע חשיפה של גדיל חד־גדילי ארוך.

כל עוד אין resection, התא נוטה ללכת לכיוון NHEJ.

לכן 53BP1 מייצג את ברירת המחדל: להגן על הקצוות ולחבר אותם.

BRCA1 - דוחף ל־HR

כדי להתחיל HR, חייבים לבצע resection. כאן נכנס BRCA1: ‏BRCA1 פועל נגד 53BP1 - הוא מונע את ההגנה של 53BP1 על הקצוות, וכך מאפשר resection והפעלה של HR.

הביטוי והפעילות של BRCA1 חשובים במיוחד ב־S phase וב־G2, כאשר קיימת כרומטידה אחות.

BRCA1 כ־"Forrest Gump" של HR

בשיעור הוזכר ש־BRCA1 נמצא כמעט בכל מקום בתהליך HR.

תפקידים:

• מניעת הפעילות של 53BP1 כדי לאפשר resection.
• תמיכה ב־MRN complex.
• השתתפות ב־end resection.
• תמיכה בשלבים שמובילים ל־strand invasion יחד עם BRCA2 ו־RAD51.

הדגש אינו לשנן כל תפקיד קטן, אלא להבין ש־BRCA1 הוא פקטור מרכזי שמטה את התא לכיוון HR ותומך בכמה שלבים בתהליך.

BRCA Deficiency ומעכבי PARP

BRCA1 ו־BRCA2

חסר ב־BRCA1 או ב־BRCA2 פוגע ב־HR.

• BRCA2 קשור במיוחד לגיוס RAD51 לגדיל החד־גדילי בזמן strand invasion.
• BRCA1 פועל בשלבים מוקדמים יותר וגם בתיאום הבחירה ב־HR.

חסר ב־BRCA מעלה סיכון בעיקר ל:

• Breast cancer
• Ovarian cancer

הנתונים:

• Lifetime risk לסרטן שד ב־BRCA1: כ־72.5%
• Lifetime risk לסרטן שד ב־BRCA2: כ־58%
• שכיחות באוכלוסייה הכללית: כ־0.2%
• שכיחות ביהודים אשכנזים: כ־2.5%, כלומר בערך פי 10

Synthetic Lethality עם מעכבי PARP

גידולים עם BRCA deficiency הם מצד אחד אגרסיביים, אבל מצד שני הם יכולים להיות רגישים למעכבי PARP.

ההיגיון:

1. מעכבי PARP גורמים להצטברות נזקים, כולל שברים חד־גדיליים שיכולים להפוך לשברים דו־גדיליים.
2. תא תקין יחסית יכול לתקן DSBs בעזרת HR.
3. תא עם BRCA deficiency מתקשה לבצע HR.
4. לכן הצטברות הנזקים דוחפת את התא הסרטני לאפופטוזיס.

זהו המנגנון של synthetic lethality: שתי פגיעות יחד - עיכוב PARP וחסר BRCA - קטלניות לתא.

BRCA-ness

לא כל חסר ב־HR נובע ממוטציה ישירה ב־BRCA1/2. המונח BRCA-ness מתאר מצב שבו אין בהכרח מוטציה ב־BRCA, אבל יש מופע דומה: חסר ב־HR מסיבות אחרות, למשל פגיעה בפקטורים אחרים או רגולציה אפיגנטית.

לכן בדיקה גנטית ל־BRCA חשובה, אבל לפעמים מסתכלים גם על רגישות לטיפולים או על מדדים אחרים של HR deficiency.

Cisplatin כשלב טיפולי וכאינדיקציה לרגישות

הוזכרה אסטרטגיה שבה משתמשים תחילה ב־cisplatin או בתרופות פלטינום. פלטינום יוצר bulky lesions שאמורים להיות מתוקנים בעיקר על ידי NER. אם יש הרבה נזקים, ואם הם גורמים לקריסת מזלג השכפול, יכולים להיווצר DSBs.

כאשר גידול מגיב טוב לפלטינום, זה יכול לרמז שיש בו HR deficiency, ולכן ייתכן שגם מעכבי PARP יהיו יעילים.

ההיגיון המולקולרי: פלטינום יעיל אבל טוקסי יותר, ואילו מעכבי PARP ממוקדים יותר ומתאימים יותר לשימוש ארוך יותר במצבים המתאימים.

איך מזהים שברי DNA במעבדה?

בחלק הזה עברנו מביולוגיית התיקון לשיטות שמאפשרות לזהות ולכמת שברי DNA.

γH2AX Immunofluorescence

אחת הדרכים הנפוצות היא לצבוע γH2AX באימונופלואורסנציה. אם יש שבר דו־גדילי, ATM מפעיל פוספורילציה של H2AX סביב השבר. לכן מוקדי γH2AX משמשים קירוב לכמות השברים בתא.

בפועל, משתמשים בנוגדן פלואורסצנטי נגד γH2AX, ואז סופרים foci - נקודות מיקוד בתא.

לדוגמה:

• לפני טיפול: בממוצע מעט foci
• אחרי טיפול שגורם לנזק: יותר foci

חשוב לזכור שזו מדידה עקיפה. היא לא מודדת את השבר עצמו, אלא את התחלת תגובת התיקון סביב השבר. לכן ההנחה היא שמנגנון הזיהוי והתגובה הראשונית עובדים כראוי.

אם טיפול מסוים יוצר שברים אבל גם פוגע בזיהוי שלהם, γH2AX עלול לתת תמונה חלקית.

Comet Assay

שיטה נוספת היא Comet assay. בבדיקה זו צובעים את כל ה־DNA בתא ומפעילים שדה חשמלי. אם ה־DNA שלם יחסית, הוא נשאר באזור הראש. אם יש הרבה שברים, נוצרים מקטעים קטנים שנודדים ויוצרים זנב שנראה כמו כוכב שביט (Comet).

ככל שהזנב גדול יותר, יש יותר נזק DNA.

היתרון הוא שמקבלים תמונה כללית של נזק בכל תא. החיסרון הוא שאין כימות מדויק של מספר השברים ואין מיקום גנומי של השברים.

ChIP-seq ל־γH2AX

אפשר להשתמש בנוגדן נגד γH2AX גם ל־ChIP-seq, אבל הרזולוציה נמוכה יחסית. הסיבה היא ש־γH2AX מסמן אזור רחב סביב השבר, לעיתים אלפי בסיסים, ולכן הוא לא מצביע בדיוק על הנוקלאוטיד שבו התרחש השבר.

END-seq ומיפוי שברים ברזולוציה גבוהה

שיטה מדויקת יותר למיפוי שברי DNA היא END-seq. הרעיון הוא לנצל את העובדה ששבר DNA יוצר קצה חופשי. בספריות DNA רגילות אנחנו יוצרים קצוות באופן מלאכותי בסוניקציה. כאן רוצים דווקא לתפוס את הקצוות הטבעיים שנוצרו בעקבות הטיפול או התהליך הביולוגי.

העיקרון של END-seq

1. שומרים על ה־DNA בעדינות כדי לא ליצור שברים מלאכותיים.
2. מנקים את התא בתוך אגרוז, כדי לשמור על מבנה ה־DNA ולהפחית נזק מכני.
3. מחברים אדפטור ביוטין לקצה הטבעי של השבר.
4. משתמשים ב־streptavidin beads כדי לדוג את המקטעים שסומנו בביוטין.
5. לאחר מכן אפשר לבצע סוניקציה ולחבר אדפטור שני.
6. בריצוף, הצד עם האדפטור הראשון מסמן את מיקום השבר המקורי.

כך אפשר להגיע לרזולוציה גבוהה מאוד של מיקום השבר.

האתגר המרכזי הוא להימנע משברים מכניים בזמן הכנת הספרייה, כי כל שבר מלאכותי יכול להיראות כמו שבר ביולוגי. לכן משתמשים בביקורת ללא טיפול, ברפליקטים, ובוחרים בעיקר שברים שחוזרים באופן עקבי.

דוגמה: Hydroxyurea ו־Replication Stress

הוזכר מחקר שבו השתמשו ב־Hydroxyurea. ‏Hydroxyurea מעכב חלבון בשם RRM2, וכך פוגע בייצור נוקלאוטידים. התוצאה היא מחסור ב־dNTPs ו־replication stress.

כאשר מזלג השכפול מתקדם במצב כזה, אזורים מסוימים רגישים במיוחד לקריסה. באמצעות END-seq ראו פיקים של שברים באזורים ספציפיים. כאשר הסתכלו על הרצף, נמצא שמדובר באזורים עשירים ב־A ו־T: רצפים חוזרניים של A/T.

ההסבר שניתן הוא שאזורים כאלה נוטים ליצור מבנים שניוניים ב־DNA. במצב רגיל, מזלג השכפול יכול לעבור אותם, אבל כאשר יש מחסור בנוקלאוטידים והמזלג חלש יותר, האזורים האלה הופכים לנקודות תורפה.

צורת הפיקים ומה היא אומרת על Resection

END-seq מאפשר לראות לא רק איפה יש שבר, אלא גם משהו על מבנה השבר.

• אם השבר נמצא תמיד באותו מקום, הפיק יהיה חד וממוקד.

• אם השבר עבר resection, הקצה של ה־DNA כבר לא נמצא בדיוק באותו מקום בכל תא. באוכלוסייה של הרבה תאים, זה ייראה כפיק רחב יותר.

דוגמאות:

• ב־G1, כאשר אין הרבה resection, השבר נראה חד יחסית.
• כאשר חסרים Ligase IV ו־53BP1, יש יותר resection, והפיקים נראים רחבים יותר.
• בתאים שממשיכים במחזור התא, גם ב־wild type יש resection, כי ב־S/G2 יש BRCA1 שמונע את הפעילות של 53BP1 ומאפשר HR.
• אם עושים knockout ל־53BP1, הריסקציה גדולה עוד יותר.

כך END-seq יכול לשקף גם את מיקום השבר וגם את מצב העיבוד שלו.

Physiological DNA Damage ו־VDJ Recombination

בסוף השיעור פתחנו את הנושא הבא: נזקי DNA יזומים כחלק מתהליכים פיזיולוגיים. יש תהליכים שבהם התא יוצר שברי DNA בכוונה, כדי לערוך את הגנום בצורה מבוקרת.

דוגמאות:

• יצירת רפרטואר מערכת החיסון.
• Meiotic recombination, בעזרת SPO11.
• שברים זמניים שנוצרים על ידי טופואיזומראזות כדי לשחרר מתח טופולוגי.

בשיעורים הבאים הדגש יהיה על יצירת הרפרטואר החיסוני, ובעיקר על שני אנזימים:

• RAG
• AID

יצירת מערכת החיסון הנרכשת

כדי שמערכת החיסון תזהה מגוון עצום של פתוגנים, צריך ליצור מגוון עצום של נוגדנים ו־T-cell receptors.

התהליך מתרחש בשני שלבים כלליים:

1. יצירה אקראית של רפרטואר ראשוני של נוגדנים/רצפטורים.
2. אימון וסלקציה לאחר מפגש עם אנטיגן, כדי לשפר אפיניות.

בשלב הראשון התא עדיין לא יודע איזה אנטיגן יפגוש. לכן הוא יוצר מגוון אקראי גדול.

בשלב השני, לאחר חשיפה לאנטיגן, תאים שמייצרים נוגדנים טובים יותר עוברים סלקציה, ותאים אחרים נעלמים. זה הבסיס לזיכרון חיסוני: לאחר חשיפה ראשונה, נשארים תאים עם נוגדנים מתאימים יותר לאותו אנטיגן.

VDJ recombination

בגנים המקודדים לנוגדנים או ל־T-cell receptors, יש מקטעים חוזרניים מסוגים שונים:

• V
• D
• J

ב־VDJ recombination, התא בוחר באופן אקראי מקטע אחד מכל סוג ומחבר אותם יחד. כך נוצר רצף חדש שמקודד לאזור המשתנה של הנוגדן (variable region), שקובע את הספציפיות לאנטיגן.

ברמת ה־DNA זה ממש תהליך של cut and paste: צריך לחתוך את ה־DNA ולחבר אותו מחדש.

RAG ו־NHEJ

האנזים שאחראי לחיתוך הוא RAG ‏(Recombination Activating Gene). ‏RAG מזהה רצף ספציפי שנקרא RSS ‏(Recombination Signal Sequence), וחותך לידו.

לאחר החיתוך צריך לחבר את הקצוות מחדש. החיבור נעשה על ידי NHEJ.

לכן חסר ב־NHEJ פוגע ישירות ביצירת מערכת החיסון הנרכשת: RAG יכול לבצע cut, אבל בלי NHEJ אין paste תקין. זו הסיבה שחסר ב־NHEJ יכול לגרום לכשל חיסוני (immunodeficiency), כמו SCID.

סיכום

העמקנו בתיקון שברים דו־גדיליים. NHEJ הוא מנגנון מהיר וזמין, בעיקר כשאין כרומטידה אחות, אבל הוא פחות מדויק כי הוא מחבר קצוות בלי תבנית. ‏HR מדויק יותר, כי הוא משתמש בכרומטידה האחות, ולכן הוא מתאים בעיקר ל־S phase ול־G2.

MRN מזהה את השבר ומתחיל את תגובת ה־HR, כולל resection. ‏RAD51, בעזרת BRCA2, מאפשר strand invasion לתוך הכרומטידה האחות, ופולימראז משלים את הרצף לפי התבנית התקינה.

ATM הוא מתאם מרכזי (״רמטכ״ל״) של תגובת התא לשבר דו־גדילי: הוא מגביר את הסיגנל דרך γH2AX, מפעיל checkpoint kinases, עוצר את מחזור התא ומשתתף בהחלטה בין NHEJ ל־HR.

בדיקה עצמית: במה תלויה הבחירה בין NHEJ ל־HR?

חסר ב־BRCA1 או BRCA2 פוגע ב־HR ומעלה סיכון לסרטן שד ושחלות. אותו חסר גם יוצר רגישות טיפולית למעכבי PARP, בגלל synthetic lethality.

בחלק המעבדתי ראינו איך מזהים שברי DNA.

בדיקה עצמית: נסו להשלים בעצמכם - מה נותנת כל אחת מהשיטות הבאות?

1. γH2AX immunofluorescence
2. Comet assay
3. END-seq

בסוף השיעור התחלנו את הנושא הבא: שברי DNA יזומים בתהליכים פיזיולוגיים, במיוחד VDJ recombination במערכת החיסון. RAG יוצר את החיתוך, ו־NHEJ נדרש כדי לחבר מחדש את הקצוות וליצור רפרטואר תקין של נוגדנים ורצפטורים.