DNA修復機構の重要性

要約

この記事では、DNA修復機構が遺伝子物質の完全性を維持する上でどのような重要性を持つかを探究します。環境的な影響や複製中のエラーなど、様々な要因によってDNAは損傷を受けます。このような損傷は突然変異やがんなどの深刻な問題を引き起こす可能性があります。しかし、私たちの細胞は専門的な酵素や修復経路を持っており、これらのエラーの大部分を修復することができます。私たちは、DNAの損傷の種類と、細胞が用いる対応する修復機構について議論します。

はじめに

私たちのDNAは、1つの細胞で1日に何万回も損傷を受けます。私たちの体内には数兆の細胞があるため、1日あたりのDNAエラーは10の18乗にもなります。DNAは細胞が機能するために必要なタンパク質の設計図を提供するため、このようなエラーはがんなどの深刻な問題を引き起こす可能性があります。DNAの損傷は、塩基の損傷、ミスマッチした塩基、片方または両方の鎖にできる切れ目など、様々な形で発生します。幸いなことに、私たちの細胞にはこれらのエラーの大部分を修復する方法があります。

塩基ミスマッチエラーとミスマッチ修復

DNA複製中、DNAポリメラーゼは、各テンプレート鎖のすべての塩基に対して正しい相手をペアにするようにすることが求められます。しかし、約10万回に1回、誤りを comitte してしまいます。この酵素はほとんどのエラーをすぐに捕捉しますが、時にはいくつか見逃してしまうことがあります。その場合、ミスマッチをチェックするために2番目の一連のタンパク質が入ります。ミスマッチが見つかった場合、不適切なヌクレオチドを切り取って置き換えます。このプロセスはミスマッチ修復と呼ばれ、最初のシステムとともに、塩基ミスマッチエラーの数を約10億分の1に減らします。

複製後のDNA損傷の修復

DNAは、たばこの煙や過酸化水素などの特定の化合物に曝露することによって、複製後に損傷を受けることがあります。特定の酵素は、ヌクレオチドの一部の化学的変化を元に戻すために割り当てられていますが、細胞にはより一般的な修復経路もあります。1つの塩基が損傷している場合、通常は塩基切り取り修復というプロセスで修復できます。1つの酵素が損傷した塩基を切り取り、他の酵素がその周りを整えてヌクレオチドを置き換えます。

UV光からの損傷の修復

UV光は修復が少し難しい損傷を引き起こすことがあります。時には、隣接する2つのヌクレオチドがくっついて、DNAの二重らせん形状を歪めます。このような損傷は、ヌクレオチド切り取り修復と呼ばれるより複雑なプロセスが必要です。一連のタンパク質が24個程度の長いストランドを除去し、新しいストランドで置き換えます。

二重鎖切断の修復

ガンマ線やX線などの非常に高い周波数の放射線は、実際にはDNAバックボーンの1本または両方の鎖を切断することができます。二重鎖切断は最も危険です。1つでも細胞死を引き起こす可能性があります。二重鎖切断を修復するための最も一般的な2つの経路は、同源再結合と非同源末端結合と呼ばれます。同源再結合は、類似したDNAの損