7.6: 2本鎖断線の修正

DNAの二本鎖構造には、大きく分けて2つの利点があります。まず、遺伝情報の安全な保管庫として機能し、一方の鎖がもう一方の鎖が損傷した場合のバックアップとして機能します。次に、二重らせん構造をヒストンと呼ばれるタンパク質に巻き付けてヌクレオソームを形成し、それをしっかりと巻き取って染色体を形成することができます。このようにして、最大2インチの長さのDNA鎖を細胞内の微視的構造に含めることができます。二本鎖切断は、遺伝情報の両方のコピーを損傷するだけでなく、DNAの連続性を乱し、染色体を脆弱にします。

セル内では、1日あたり推定10回の二本鎖切断(DSB)があります。損傷の主な原因は、活性酸素種などの代謝副産物と電離放射線などの環境要因です。あまり一般的ではありませんが、機能不全の核酵素もDSBを引き起こす可能性があります。II型トポイソメラーゼのような酵素の障害は、DNAの両方の鎖を切断し、染色体を解きほぐしながらそれらを再結合します。誤ってDSBを引き起こす可能性があります。DNA二本鎖への機械的ストレスもDSBにつながる可能性があります。原核生物では、長期にわたる乾燥がDNAを歪め、DSBを引き起こします。

DNA修復の2つのメカニズムのうち、相同組換えは、S期とG2期に起こる姉妹染色分体が近くにあることに依存します。この制限により、相同性供与体がない場合、細胞は非相同末端結合(NHEJ)に頼らざるを得ませんが、その精度ははるかに劣ります。高等真核生物がDSB修復のためにNHEJを優先的に利用できる理由は、彼らが豊富な非コードDNAを持っているため、深刻な結果を招くことなくヌクレオチドの置換、欠失、または追加が可能になるという仮説が立てられています。