9.2. Однонитевой отжиг (ssa, single strand annealing)) по прямым повторам

   В дополнение к каноническим системам репарации путем гомологической рекомбинации (HRR) и негомологического воссоединения концов (NHEJ) есть еще один неконсервативный путь, называемый однонитевым отжигом по прямым повторам. Главное в этом процессе – сплайсинг двух концов ДНК по прямым повторам в двунитевых областях несколько отдаленных от концов DSB, который приводит к сохранению только одной копии повтора и делетированию всей последовательности между повторами. Мы рассмотрим SSA до репарации DSB путем гомологической рекомбинации, и не будем подробно останавливаться на белках, вовлеченных в процесс HR.

   SSA обычно начинается с формирования нуклеазой или геликазой однонитевых выступающих концов на двунитевом разрыве ДНК. Затем следует отжиг гомологических последовательностей на открытых нитях, обрезание «лишних» концов и лигирование. Весь процесс характеризуется разными уровнями возможной гомологии – от микрогомологиий до гомологичных последовательностей, содержащих сотни оснований. В настоящее время это – самый сложный для объяснения момент SSA (может быть существует несколько независимых путей). Общая схема этого пути репарации показана на рис. 24.

   Первый шаг таков – концы ДНК расщепляются эндонуклеазами, скорее всего – входящими в комплекс MRN (matrix rearrengement nucleases), например, MRE11, благодаря ее хорошей способности выравнивать ДНК и щепить ее только по направлению 3’-5’ и останавливаться, как только 5’-концы разных нитей смогут гомологически спариться. При этом образуются такие же длинные концы, как и при первом шаге HR. Необходимыми для процесса SSA являются геликазы WRN и BLM (Bloome syndrome mutated). 3’-концы, устойчивые к MRE11 и WRN, могут быть расщеплены ДНКазой III, основной 3’-5’ экзонуклеазой млекопитающих.

   Рисунок 24. Репарация путем однонитевого отжига по прямым повторам (SSA)

   При поиске гомологии по прямым повторам выступающий конец онДНК покрывается белком RPA, а на него надевается гептамер белков RAD52, который способствует распознаванию гомологии и объединению между комплементарными концами. Как только один из выступающих концов обнаружит гомологию с соседней нитью, гомологи спарятся (отожгутся) друг с другом, а лишние концы будут «съедены» знакомой нам по системе NER нуклеазой ERCC1/XPF (RAD1/RAD10 у дрожжей)

   В отличие от классического пути репарации двунитевых разрывов с помощью гомологической рекомбинации, SSA не нуждается ни во второй, донорной двунитевой молекуле ДНК, ни в белке RAD51, но нуждается в белке RAD52. Сшивание, вероятно, ведет лигаза I. Процесс SSA может разделяться на несколько различных путей в зависимости от необходимой длины прямого повтора, по которому будет проходить отжиг. Возможно, что в тех лучаях, когда для SSA достаточно микрогомологии, в процесс вовлечен гетеродимер Ku. Но многие исследователи утверждают, что SSA по микрогомологии может проходить и без участия Ku, то есть без активации нуклеазы-геликазы WRN. Вероятно, сам процесс SSA является поиском более удобного и быстрого пути репарации двунитевых разрывов, чем гомологическая рекомбинация, который вела природа в процессе эволюции. Так что SSA можно рассматривать как варианты перехода между HRR и NHEJ – при протяженной гомологии – этот процесс ближе к HRR, а при микрогомологии – к NHEJ. Процесс SSA описан в первую очередь у дрожжей Schizosaccharomyces pombe.