13.2: ゲノムコピーエラー

DNA複製は、各細胞分裂中に数百万の塩基対を高い忠実度でコピーする、よく進化したプロセスです。場合によっては、間違ったベースや間違ったベースが長く伸びているものが、ドーターストランドに追加されることがあります。エラーを放置すると、細胞は生存を危険にさらす可能性のあるいくつかの突然変異を蓄積する可能性があります。したがって、コピーエラーは3つのレベルでチェックおよび修復されます。

1. 校正 – たとえば、DNAポリメラーゼ酵素は、100,000塩基あたり1つの誤ったヌクレオチドを導入します。これらのエラーは、DNAポリメラーゼ酵素によってDNA複製自体の間に検出され、修正されます。これらの酵素は、娘鎖から誤った塩基を切り取り、それを正しいヌクレオチドに置き換える3’→5’エキソヌクレアーゼ活性を持っています。
2. ミスマッチ修復 – DNA修復酵素は、複製後、有糸分裂前のDNAの間違った塩基または点突然変異を修復します。
3. DNA損傷修復経路 – DNAは、変異原によって引き起こされる物理的または化学的損傷も受けやすいです。DNA損傷修復機構は細胞周期全体を通じて働き、点突然変異や大規模なゲノム再構成を修復することができます。DNA損傷が深刻な場合、修復経路は細胞周期の進行をブロックし、アポトーシスを開始します。

DNA複製中のエラーに加えて、突然変異はトランスポゾンと呼ばれる可動性遺伝要素によっても引き起こされる可能性があります。これらは、DNA鎖のある場所から別の場所にジャンプし、挿入部位の遺伝子機能を破壊することができる小さなDNA反復要素です。また、逆位や遺伝子重複を引き起こしたり、新しい遺伝子を作成したりすることもあります。トランスポゾンには大きく分けて2つのタイプがあります:DNAとして直接転位するDNAトランスポゾンと、RNA中間体を介して転位するRNAまたはレトロトランスポゾンです。これらのトランスポゾンの一部は、染色体上の新しい部位に挿入される際に標的部位の重複を引き起こします。標的部位でのこのような重複は、遺伝子の重複を引き起こし、細胞の機能を損なう可能性があります。