Consertando quebras de fita dupla

A estrutura de fita dupla do DNA tem duas vantagens principais. Primeiro, serve como um repositório seguro de informação genética, onde uma cadeia serve como reserva caso a outra cadeia seja danificada. Em segundo lugar, a estrutura de dupla hélice pode ser enrolada em proteínas chamadas histonas para formar nucleossomos, que podem então ser firmemente enrolados para formar cromossomos. Dessa forma, cadeias de DNA de até 5 centímetros de comprimento podem ficar contidas em estruturas microscópicas de uma célula. Uma quebra na cadeia dupla não só danifica ambas as cópias da informação genética, mas também perturba a continuidade do DNA, tornando o cromossoma frágil.

Em uma célula, há cerca de dez quebras de fita dupla (DSBs) por dia. A principal fonte de danos são os subprodutos metabólicos, como espécies reativas de oxigênio, e fatores ambientais, como radiações ionizantes. Embora menos comuns, o mau funcionamento das enzimas nucleares também pode causar DSBs. A falha de enzimas como as topoisomerases tipo II, que cortam ambas as cadeias de DNA e as unem enquanto desembaraçam os cromossomos, pode resultar inadvertidamente em DSBs. O estresse mecânico no duplex de DNA também pode levar a DSBs. Nos procariontes, a dessecação prolongada sobrecarrega o DNA, causando DSBs.

Dos dois mecanismos de reparo do DNA, a recombinação homóloga depende da proximidade de uma cromátide irmã, o que acontece durante as fases S e G2. Devido a esta restrição, na ausência de um doador de homologia, as células têm que recorrer à junção de extremidades não-homólogas (NHEJ), embora seja muito menos precisa. Foi levantada a hipótese de que a razão pela qual os eucariotos superiores podem utilizar preferencialmente NHEJ para reparos de DSB é que eles têm DNA não codificante abundante, o que permite substituições, deleções ou adições de nucleotídeos sem consequências graves.