Giunzione Non Omologa dei Terminali (NHEJ)
La Giunzione Non Omologa dei Terminali (NHEJ - Non-Homologous End Joining) è la via metabolica principale utilizzata dalle cellule per riparare le rotture del doppio filamento di DNA (DSB, Double-Strand Breaks), il tipo di danno strutturale più grave.
Questo meccanismo è attivo in tutte le fasi del ciclo cellulare.
Meccanismo Molecolare
Il processo di giunzione unisce le estremità interrotte senza utilizzare un filamento stampo omologo:
- Legame delle Proteine Ku: Eterodimeri costituiti dalle proteine Ku70 e Ku80 si dispongono a formare una struttura ad anello attorno alle estremità frammentate del DNA. Il legame avviene in modo aspecifico ed è guidato da interazioni elettrostatiche: le proteine Ku sono ricche di amminoacidi carichi positivamente che stabiliscono legami con la carica negativa dello scheletro zucchero-fosfato del DNA.
- Accostamento dei Terminali (Sinapsi): Le proteine Ku forzano l’avvicinamento fisico delle due estremità del DNA interrotto, mantenendole stabili in posizione.
- Reclutamento e Processamento: Il complesso Ku-DNA recluta la proteina chinasi DNA-PK (DNA-dependent protein kinase). Questa a sua volta attiva enzimi specifici (nucleasi e polimerasi) deputati a processare le estremità libere per creare brevi regioni di microomologia (piccole sequenze complementari che facilitano l’appaiamento). Questo processamento prevede il taglio (rimozione) e l’aggiunta di nucleotidi.
- Saldatura: I complessi enzimatici risaldano le estremità processate mediante la DNA ligasi IV (in complesso con XRCC4).
Caratteristiche Funzionali ed Effetti Collaterali
- Efficienza e Rapidità: La via NHEJ interviene rapidamente e non dipende dalla replicazione del DNA, operando anche in fase G1, quando non è presente un cromatidio fratello.
- Natura Error-Prone (Soggetta a Errori): Poiché il processamento comporta l’aggiunta e la rimozione arbitraria di basi per forzare l’appaiamento, la NHEJ introduce frequentemente delezioni o inserzioni localizzate. Se queste modificazioni avvengono in regioni codificanti o regolative essenziali, possono causare mutazioni frameshift o, in casi gravi di rotture multiple, favorire traslocazioni cromosomiche aberranti con conseguente attivazione di Protooncogeni e oncogenesi.
Applicazioni Biotecnologiche
La propensione all’errore della via NHEJ viene sfruttata sperimentalmente in laboratorio per la creazione di topi knockout. Inducendo una rottura a doppio filamento mirata in un gene specifico (ad esempio tramite sistemi nucleasici programmabili), si costringe la cellula a riparare il danno tramite NHEJ. La frequente introduzione di delezioni o inserzioni nel sito di giunzione altera stabilmente la cornice di lettura del gene, inattivandolo.
🔗 Collegamenti
- Riparazione del DNA — 📋 fa parte di
- Danni al DNA — ⬆️ causa
- Ciclo Cellulare — 🔗 stesso meccanismo