DNA修復

DNA修復

DNA修復の速度は、細胞の種類、年齢、細胞外環境など、さまざまな要因に左右される。当初、寿命に影響を与えるとされていた多くの遺伝子が、DNA損傷の修復や保護に関与していることが判明している。

ダメージと突然変異

DNA損傷と突然変異は根本的に違う。

• 損傷とは、一本鎖や二本鎖の切断など、DNAの物理的な異常のことである。DNAの損傷は、酵素によって認識されるので、修復することができる。修復には、相補的なDNA鎖または相同染色体の損傷していない配列が必要です。細胞がDNA損傷を保持していると、遺伝子の転写が阻害され、タンパク質への翻訳も阻害されてしまいます。また、複製も阻害され、細胞が死滅する可能性もあります。
• 変異とは、DNAの塩基配列の変化のことです。突然変異は、塩基の変化が両方のDNA鎖に存在すると、酵素によって認識されないため、突然変異を修復することはできない。細胞レベルでは、突然変異によってタンパク質の機能や制御に変化が生じます。変異は、細胞が複製されるときに再現されます。細胞の集団において、突然変異細胞は、細胞の生存・繁殖能力に対する突然変異の影響に応じて、その頻度が増減します。

DNA損傷と突然変異は、それぞれ異なるものであるが、DNA損傷が複製や修復の際にDNA合成のエラーを引き起こすことが多く、このエラーが突然変異の主な原因となるため、関連している。頻繁に分裂している細胞のDNA損傷は、突然変異を引き起こすため、癌の主要な原因となる。一方、分裂頻度の低い細胞でのDNA損傷は、老化の原因となる可能性が高い。

2015年ノーベル賞研究

2015年のノーベル化学賞は、それぞれがDNA修復のストーリーの一部を発見した3人の科学者に授与されました。

• スウェーデン出身でイギリスで活躍するトーマス・リンダールFRSが発見したのは、「塩基切除修復」というメカニズム。これは、DNAの分解を打ち消すものです。
• トルコ出身のアジズ・サンカー（ノースカロライナ大学教授）は、ヌクレオチド・エクスクリジョン・ペア（Nucleotide Excision Repair）と呼ばれる別のDNA修復法を発見しました。
• 米国デューク大学（ノースカロライナ州）のポール・モドリッチ教授は、細胞分裂の際に生じるDNAの欠陥を細胞が修正する仕組みを明らかにしました。このメカニズムは「ミスマッチ修復」と呼ばれ、DNAを複製する際のエラー頻度を1,000分の1に減らすことができます。