اصلاح التلف مزدوج الشريط

يتمتع هيكل الحمض النووي DNA المزدوج الشريطة بميزتين رئيسيتين. أولاً، يعمل كمستودع آمن للمعلومات الجينية حيث يعمل أحدهما كنسخة احتياطية في حالة تلف الخيط الآخر. ثانياً، البنية الحلزونية المزدوجة يمكن لفها حول بروتينات تسمى الهستونات لتشكيل النيوكليوسومات، والتي يمكن بعد ذلك لفها بإحكام لتشكيل الكروموسومات. وبهذه الطريقة، يمكن احتواء سلاسل الحمض النووي التي يصل طولها إلى 2 بوصة داخل الهياكل المجهرية في الخلية. كلا نسختين من المعلومات الجينية ولكنهما يعطلان أيضاً استمرارية الحمض النووي، مما يجعل الكروموسوم هشاً.

في الخلية، يوجد ما يقدر بعشر فواصل مزدوجة (DSBs) في اليوم. المصدر الأساسي للضرر هو المنتجات الثانوية الأيضية مثل أنواع الأكسجين التفاعلية والعوامل البيئية مثل الإشعاعات المؤينة. على الرغم من أنه أقل شيوعاً، إلا أن الإنزيمات النووية المعطلة يمكن أن تسبب أيضًا DSBs. يمكن أن يؤدي فشل الإنزيمات مثل النوع الثاني من الإيزوميراز العلوي، الذي يقطع كلا خيوط الحمض النووي ويعيد الانضمام إليهما أثناء فصل الكروموسومات، عن غير قصد إلى تكوُّن DSBs. يمكن أن يؤدي الضغط الميكانيكي على مزدوج الحمض النووي أيضاً إلى DSBs. في بدائيات النوى، يؤدي الجفاف لفترات طويلة إلى إجهاد الحمض النووي، مما يؤدي إلى تكوُّن DSBs.

من بين آليتي إصلاح الحمض النووي، تعتمد إعادة التركيب المتماثل على وجود كروماتيد شقيق قريباً، وهو ما يحدث خلال مرحلتي S و G2. بسبب هذا التقييد، في حالة عدم وجود متبرع متماثل، يتعين على الخلايا اللجوء إلى الانضمام إلى نهاية غير متجانسة (NHEJ)، على الرغم من أنها أقل دقة بكثير. لقد تم الافتراض بأن السبب وراء قدرة حقيقيات النوى الأعلى على تحمل استخدام NHEJ بشكل تفضيلي لإصلاحات DSB هو أن لديهم DNA وفيراً غير مشفر، والذي يسمح باستبدال النوكليوتيدات أو الحذف أو الإضافة دون عواقب وخيمة.