7.1: DNA修復の概要

世代を超えて受け継がれるためには、ゲノムDNAが損傷を受けず、エラーがないことが必要です。しかし、細胞内のDNAは、自然の原因や外的要因によって、毎日数千から数百万の有害な事象を経験しています。紫外線などの電離放射線、細胞呼吸中に生成されるフリーラジカル、代謝反応による加水分解損傷は、DNAの構造を変化させる可能性があります。引き起こされる損傷には、単一塩基の変質、塩基の二量体化、チェーンの切断、および架橋が含まれます。

化学的に修飾されたゲノムDNAは、転写やタンパク質への翻訳中にエラーを引き起こす可能性があります。細胞分裂前に損傷したDNAが修復されない場合、ゲノム変異は次世代の細胞に移される可能性があります。これらの突然変異の一部は、制御不能な細胞増殖を引き起こし、がんに発展する可能性があります。

この細胞は、DNA損傷を検出して修復するための堅牢なシステムを開発しました。DNA損傷は、1回の反応で化学変化を直接逆転させることができる酵素によって修復できます。例えば、酵素フォトリアーゼは、紫外線を使用して、チミン二量体を一緒に保持するシクロブタン部分を開くことにより、チミン二量体を分裂させます。

他の形式の修理は、次の複数ステップのプロセスに従います

1. DNAの化学修飾が検出されます
2. 損傷したベースまたは領域が削除されます
3. 新しいDNAが合成される

損傷が修復不可能な場合、細胞は老化するか、アポトーシスを起こす可能性があります。老化とは、細胞が不可逆的に休眠状態になる、つまり細胞分裂ができなくなり、細胞周期が無期限に停止する状態です。アポトーシスとは、プログラムされた細胞死を指し、カスパーゼと呼ばれるタンパク質が細胞の生存に必要な細胞成分を分解します。これに続いて、DNaseによるDNAの消化が行われ、細胞のサイズが縮小し、マクロファージと呼ばれる白血球のグループにシグナルが伝達され、マクロファージが細胞の破片を飲み込んで除去します。