相同組換え

DNA複製の本質的な要件は、遺伝物質の完全性を維持することです。このため、二本鎖切断は相同組換えによって優先的に修復され、通常はDNA合成後に2つの娘DNA分子が近接しているときに行われ、一方が他方の修復のテンプレートとして機能することができます。

真核生物では、特殊なヌクレアーゼで構成されるMRNと呼ばれるタンパク質複合体が、DNAの損傷した末端を分解し、末端は互いにつながれています。DNAには、3'OH末端を持つ3-4ヌクレオチドの一本鎖オーバーハングが残ります。この一本鎖切片は、Rad51(原核生物タンパク質RecAの相同体)がATPによって活性化され、DNAに結合してフィラメントを形成するまで、RPAタンパク質によって安定化されます。

フィラメントでは、DNAはヌクレオチドのトリプレットとして存在し、DNA骨格は隣接するトリプレット間でほどかれます。このDNA-タンパク質フィラメントは、無傷のテンプレートDNAを引き伸ばして不安定化することにより、姉妹染色分体からの二本鎖DNAに結合するため、2本の鎖を簡単に引き離すことができ、切断された鎖がテンプレートに結合しようとすることができます。

侵入した鎖は、3つのヌクレオチドのブロックに塩基対を形成しようとすることにより、ゲノムDNA内の損傷を受けていない相同配列を検索します。塩基対が一致しない場合、侵入したDNAは解離し、他の相同領域を探します。侵入鎖からの1つのトリプレットがテンプレートと一致する場合、次の3つのヌクレオチドがサンプリングされます。

配列が少なくとも5つのトリプレットのストレッチに一致すると、浸潤した鎖をテンプレートとしてDNAポリメラーゼを使用して、置換ループ構造が形成されます。

これに続いて、ヘリカーゼは、コーティングされていない損傷したストランドとベースペアになる、拡張された侵入ストランドを置き換えます。次に、2番目の損傷した鎖がテンプレートDNAの相補鎖にアニーリングされ、別のDNA合成ラウンドが行われます。最後に、姉妹鎖が解離し、DNAリガーゼがニックを封鎖し、修復されたヘリックスを回復させ、無傷の染色体の正確な修復を確保します。