裁きの罪は、当然ながら最も魂を破壊する罪の一つと考えられています...
今ではパン焼き機のような技術進歩の奇跡が起こっています…。
アルキル化剤、例えばN-メチル-TG-ニトロソウレアまたはN-メチル-ニトロソグアニジンの影響下で、O 6 -メチル-またはO 6 -アルキル置換グアニン残基がDNA内に形成されます。 このような修飾されたグアニン残基は、細菌および哺乳動物の細胞に存在する酵素の関与により脱アルキル化することができます。 O 6 -メチルグアニン DNA アルキルトランスフェラーゼは、酵素のシステイン残基のスルフヒドリル基へのアルキル基の転移を触媒し、アクセプタータンパク質は不活性化されます。 大腸菌細胞におけるアルキルトランスフェラーゼの含有量は、O 6 -アルキルグアニンの存在下で増加しますが、同様の誘導性は哺乳動物細胞では観察されません。
DNA に紫外線が照射されると、隣接するピリミジン塩基の間にシクロブタン二量体が形成されます。 このような化合物は DNA 複製をブロックするため、細胞生存率を維持するには除去する必要があります。 ピリミジンダイマーを除去する 1 つの方法は、300 ～ 600 nm の波長範囲の可視光を溶液に照射することにより、酵素的にピリミジンダイマーをモノマーに変換することです。 このような光再活性化酵素は細菌や下等真核生物には存在しますが、哺乳動物細胞には存在しません。 この酵素はピリミジン二量体と安定した複合体を形成し、吸収された光のエネルギーを利用して、DNA鎖を切断することなく二量体を破壊します。
b. 修飾残基の置換による修復
修飾ヌクレオチドの置換は通常 4 つのステップで行われます。 まず、酵素はこのヌクレオチドを認識し、その近くのポリヌクレオチド鎖を切断するか、修飾された塩基とデオキシリボースの間のグリコシド結合を切断します。 第二に、エキソヌクレアーゼは修飾されたヌクレオチドおよび/または隣接するヌクレオチドを除去し、小さなギャップを残します。 第三に、反対側の鎖を鋳型として、欠失した領域を3-OH末端から新たに合成します。 第 4 に、修復の結果として形成された切断の末端が結合され、修復された鎖の共有結合の完全性が回復されます。
脱プリン化または脱ピリミジン化が起こった部位は、AP エンドヌクレアーゼと呼ばれる酵素によって切断されます。 プロ細胞およびユーカリア細胞には、多くの異なる AP エンドヌクレアーゼが存在し、多くの場合、複数の異なるタイプがあります。 一部の AP エンドヌクレアーゼは AP 部位の 3 インチ側から鎖を切断しますが、他のエンドヌクレアーゼは 3 インチ側からジエステル結合を切断します。 いずれの場合も、3"-ヒドロキシル末端と 5"-ホスホリル末端が形成されます。 破壊部位の一方の側またはもう一方の側でホスホジエステル結合を切断すると、エキソヌクレアーゼは切断部位のどちらかの側にある隣接する残基を除去し、欠失した配列を再合成することができます。
N-アルキル化プリンやその他の修飾塩基の修復では、修飾塩基とデオキシリボースの間のグリコシド結合を切断する酵素である特定の N-グリコシラーゼが重要な役割を果たします。 N-グリコシラーゼは、シトシンまたはアデニンの自発的脱アミノ化と、それぞれウラシルまたはヒポキサンチンへの変換からなる疾患の矯正にも使用されます。 酵素のウラシル グリコシラーゼとヒポキサンチン グリコシラーゼは、それぞれ DNA からウラシルとヒポキサンチンを切断し、切断部位にギャップを残します。 そして再び、切断再合成メカニズムを使用して、損傷した鎖の元の配列が復元されます。
ウラシル グリコシラーゼは、複製中に dTTP の代わりに dUTP が使用された場合に発生するエラーを修正する上で、非常に重要な抗変異原性の役割も果たします。 dUMP は dTMP とほぼ同様にテンプレートと結合するため、Pol III はそれを認識せず、dUMP が特異的に切除されないと、その後の複製中に dGMP が新しい鎖に組み込まれる可能性があります。 したがって、g-グリコシラーゼは、DNA 鎖に dUMP が含まれることによって起こり得る変異原性の結果から細胞を保護します。
チミン二量体の修復は、次の 2 つの方法のいずれかにより、暗闇でも起こります。 大腸菌細胞では、uvrA、uvrB、uvrC 遺伝子によってコードされる 3 つのポリペプチドが合成され、uvrLBC エンドヌクレアーゼ酵素複合体を形成します。 この酵素は、ピリミジン二量体の 5 インチ側で 8 個のホスホジエステル結合、3 インチ側で 4 または 5 個の結合の距離でピリミジン二量体を含む DNA 鎖を切断します。 損傷領域の除去は、別の遺伝子、uvrD によってコードされるヘリカーゼによって触媒されるようです。 これにより、チミン二量体とその周囲の約 12 個の他のヌクレオチドが除去されます。 結果として生じるギャップは、Pol I の助けを借りて埋められ、DNA リガーゼが鎖の 2 つの隣接する塩基を結合することによって修復を完了します。 一部の生物は、ピリミジン二量体の形成によって引き起こされた損傷を修復するために、異なるメカニズムを使用します。 修復はピリミジンダイマー-g-グリコシラーゼの関与により行われ、アピリミジン部位が作成されます。 チミンの 1 つとデオキシリボースの間のグリコシド結合が切断され、チミン二量体が壊れた鎖の 5" 末端に残り、3"-OH 基がデオキシリボースに残ります。 結果として生じる 3"-AP 末端は、DNA ポリメラーゼの 3"-5" エキソヌクレアーゼ活性を使用して切断され、その後、ニックトランスレーションとライゲーションによってヌクレオチドが隣接するチミン二量体とともに除去され、結果として生じたギャップが埋められ、チェーンの端は縫い付けられています。
V. DNA修復の重要性
進化の過程で、細胞は、多種多様な化学的および物理的要因の影響下、また複製や組換え時のエラーによって DNA に生じる損傷を排除するための複雑な機構を発達させてきました。 これは非常に理解できます。損傷のほとんどは遺伝情報の次世代への伝達を妨げ、残りは除去されなければ子孫のゲノムに残り、維持に必要な酵素を含むタンパク質分子の劇的な変化につながります。細胞の寿命。 修復システムの特定の部分が損傷すると、細胞は特定の化学的および物理的因子に対して特に脆弱になります。 たとえば、チミン二量体の切断中に DNA に切断を導入するシステムが破壊されている大腸菌細胞は、紫外線に非常に敏感です。 何らかの N-グリコシラーゼ反応を実行できない細胞は、正常な細胞よりもアルキル化剤や電離放射線の変異原性または致死性の影響に対してはるかに敏感です。 Pol I 欠損大腸菌細胞は、低線量の UV 光を照射すると生存率が大幅に低下します。
下等真核生物サッカロミセス・セレビシエには、紫外線照射された DNA への切断の導入に関与するタンパク質をコードする遺伝子が少なくとも 5 つあります。 これら 5 つの RAD 遺伝子のうち 1 つだけが破壊されると、細胞は DNA 切断を導入する能力を失い、したがってピリミジン二量体を除去することができなくなります。 酵母では、紫外線による損傷の除去は正常に行われますが、鎖間の架橋を除去する能力が損なわれた変異体も存在します。 これは、酵母も人間と同様に、架橋を除去するため、そしておそらくは DNA 内の他の多くの化学修飾も修正するための、特異的で非常に複雑な修復機構を備えていることを示唆しています。
色素性乾皮症の人は紫外線に非常に敏感で、日光にほとんどさらされなかったとしてもさまざまな形態の皮膚がんを発症します。 このような人々の細胞は酵母の RAD 変異と同様の変異を持っており、UV 照射された DNA からピリミジン二量体を切断する能力が損なわれているという事実が現れます。 この病気は少なくとも9つの遺伝子のうちの1つの変異によって引き起こされる可能性があり、これはヒトのチミン二量体を含むDNAを修復するためのかなり複雑な機構を示唆している。 一般に、この病気はチミン二量体を放出できないことに関連しています。 チミンダイマーグリコシラーゼおよびAPエンドヌクレアーゼ活性を持つ酵素を照射された培養細胞に添加すると、UV損傷を除去できます。
一般情報
第 6 章で説明したように、細胞膜は通常の条件下で多くの機能を提供します。 血漿膜と細胞内膜は、主に膜の両側に位置する内在性タンパク質によって独立して機能するか、またはそれらに関連する細胞機能（受容体および輸送タンパク質による制御による）および構造膜の機能に関与します。他のタンパク質、脂質、糖、微量元素から形成される細胞の構成要素。
一般に、細胞損傷は、細胞内で発生する遺伝的、生化学的および物理化学的プロセスの障害を伴い、ポリヌクレオチドとヌクレオチド、ポリペプチドとペプチド、多糖類と単糖類、脂質とその成分などの高分子および微小分子の変換と関連しています（リン脂質、スフィンゴ脂質、脂肪酸、コレステロール）、金属イオンや他の化合物、フリーラジカル、電子、原子および原子構造の動き。
これが、細胞の保護および修復（修復）酵素システムがさまざまな種類の損傷に対して非常に重要である理由です。 マニュアルの前の章で示した細胞損傷の構造組織、原因、メカニズムに関するデータ、および細胞死の主な形態に関するデータを考慮して、これらのシステムを検討してみましょう。
保護と修復
生物の酵素系
ご存知のとおり、身体の主な保護および再生システムには、神経系、内分泌系、免疫系が含まれます (第 13 章から第 15 章を参照)。 次に（重要な順に）内臓の解毒システム（肝臓、脾臓、腎臓）が続きます。
組織（皮膚および粘膜）、そして最後に、チトクロム P 450 システム、グルタチオン依存性酵素、スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）、カタラーゼ、プラズマローゲン、ペルオキシダーゼおよびホスホリパーゼ（特にリン脂質）などを含む細胞保護および再生システム。細胞の構造形成成分の修復に関連するシステム。 多数の DNA 修復システムと、まだほとんど研究されていない身体の体液 (血液、リンパ、脳液、胃液、腸液) の酵素保護システムは、特別な注目に値します。 これらの身体の保護および再生システムはすべて、単一遺伝子ネットワークで結合された遺伝子の作用に基づいています (第 2 章を参照)。
まず最初に、最もよく知られている細胞防御システムを見てみましょう。
生体異物解毒システム
身体にとって外来の物質または生体異物の不活化（解毒）システムは、代謝（分解および解毒）して生体異物を身体から除去する多数の酵素タンパク質の合成をコードする環境遺伝子によって制御されます。
解毒遺伝子の変異は、さまざまな身体システムや個々の器官に影響を与える重篤な疾患に対する遺伝的素因を引き起こすことがよくあります。 たとえば、主要な突然変異（CFTR）によって引き起こされる嚢胞性線維症の臨床症状と解毒システムの遺伝子の状態との関係は、よく研究されています。 この病気の主な症状は重度の慢性閉塞性肺炎であり、原則として20歳まで生きられない病気の子供たちの早死ににつながります。 さらに、解毒遺伝子自体の変異は、気管支喘息、慢性閉塞性気管支炎、癌、肺気腫、その他の肺疾患などの肺疾患を発症しやすくすることがよくあります。
解毒遺伝子の対立遺伝子変異体が嚢胞性線維症の臨床症状に影響を与える可能性があることも示唆されています。 この仮定は、M.A. の研究で確認されました。 バケイら。 （1999年）。 混合型および重度の経過をたどる嚢胞性線維症の患者は、グルタチオントランスフェラーゼ M1 遺伝子の「ヌル」対立遺伝子 (GSTM1 0/0) についてホモ接合性であることが判明しました。
生体異物解毒の第 2 段階の酵素、または解毒の第 1 段階の遺伝子の S 対立遺伝子であるミクロソーム エポキシヒドロラーゼ (mEPXH) がゆっくりと発現していました。
この研究では、慢性呼吸器疾患患者においては、mEPXH 遺伝子の S (または S/S) 対立遺伝子のホモ接合状態が顕著に優勢であることも指摘されました。
mEPXH 遺伝子の「遅い」対立遺伝子および GSTM1 遺伝子の「ヌル」対立遺伝子と肺の病理との明確な相関関係を考慮して、嚢胞性線維症患者では、対応する対立遺伝子 (mEPXH S/S および GSTM1) の分布に関連していると結論付けました。 ）、肺の病状が最も頻繁に発生し、特に好ましくなく進行します。 このため、著者らは、嚢胞性線維症遺伝子の変異の性質を明らかにするだけでなく、mEPXH S/S および GSTM1 遺伝子の好ましくない対立遺伝子を保有する患者を特定することが適切であると考えた。 言い換えれば、この研究は、嚢胞性線維症および慢性呼吸器疾患の重症度に対する、HLA 遺伝子座の DQA1 遺伝子の特定の対立遺伝子の明らかな影響を示しています。
シトクロム P 450 による解毒
肝臓の小胞体細胞の膜や他の器官や組織には、第一段階で生体異物（薬物および人工化合物 - 原発がん物質）を中和（変換）するための生合成および解毒プロセスを提供するモノオキシダーゼ酵素系が存在します。解毒のこと。 これらのシステムは、広範囲の外因性および内因性基質を代謝するシトクロム P 450 またはモノオキシゲナーゼのハイパーファミリーから形成されます。
2006 年 1 月の時点で、シトクロム P 450 に関連する 1174 個のタンパク質とそれらをコードする対応する数の遺伝子がヒトと動物のゲノムで同定されました (Lisitsa A.V.、2007)。 さらに、シトクロム P 450 系の酵素と相互作用する既知の化合物の数は 1,223 の基質、115 の誘導剤、および 484 の阻害剤を含む 1708 でした。
人体内では約 50 種類のシトクロム P 450 が単離されており (Helson、1998)、これらはモノオキシゲナーゼ触媒反応に関与し、基質に選択的に結合する能力によりその触媒反応において主導的な役割を果たしています。 シトクロム P 450 の機能は、パートナータンパク質との相互作用によって決まります。 シトクロム P 450 酵素は電子伝達鎖を閉じ、結果として生じる酸化還元等価物を使用して基質を酸化します。 として
シトクロム P 450 のタンパク質パートナーは、NADPH-シトクロム P 450 レダクターゼおよびシトクロム b5、アドレノドキシン レダクターゼおよびアドレノドキシンなどのいくつかのタンパク質であるか、または 1 つのタンパク質のみ、たとえばレダクターゼである可能性があります。
シトクロム P 450 酵素をコードするヒト遺伝子の中で、乳房組織を含むさまざまな組織におけるアンドロゲンからエストロゲンへの移行を触媒する酵素の合成を担うアロマターゼ遺伝子 CYP19 が単離されました。 この遺伝子には、発現の増加または減少に関連する 11 個の DNA 多型があります (対立遺伝子: TTTA 7、TTTA 11 TTTA 12 など)。
このシステムの別の遺伝子である CYP1A1 遺伝子は、タバコの煙からの炭化水素を代謝するシトクロム P 450 1A1 をコードしており、独自の多型 (T623C、A4489G) も持っています。
CYP17 遺伝子はシトクロム P 450 c17α をコードします。 それは性ステロイドの生合成に関与しています。
肝ミクロソームにおけるシトクロム P 450 の局在により、シトクロム P 450 がフラビンタンパク質タンパク質 (シトクロム P 450 レダクターゼ) から電子を受け取ることが保証され、シトクロム P 450 自体がヘムタンパク質タンパク質の活性型であることに注意する必要があります。 この場合、このタンパク質の安定性は、ホスファチジルコリンまたはミクロソームリン脂質の混合物からなる膜の脂質二重層によって確保されます。
シトクロム P 450 が生体異物と相互作用すると不活性化され、その間にシトクロム P 420 の活性型から不活性型に移行することが確認されています。 さらに、この不活性型は、単離された肝臓ミクロソームを 37 °C でインキュベートすることによって取得できます。
「生体異物-シトクロム P 450」反応では、すべての生体異物が外因性基質 (発がん物質、薬物、食品添加物、毒素、毒物) または内因性基質 (脂肪酸、プロスタグランジン、ステロイド、コレステロール) として作用します。 これらの基質の分子は小胞体膜内のシトクロム P 450 分子に結合し、一連の脂質過酸化反応やその他の変化を引き起こします。
同時に、直接的および間接的に作用することができます。 2 番目のケースでは、偏性生体異物と通性生体異物がそれらの中で区別されます。必須の生体異物、
例えば、フェノバルビタールは、肝細胞に直接毒性作用を及ぼし（その作用は用量依存性である）、肝酵素の誘導により肝腫大を引き起こす。
次に、生体異物コルチゾンは、サリチル酸塩や多環式炭化水素などの毒性の高い中間体への変換を通じて脂肪肝または脂肪症を引き起こします。
さらに、偏性生体異物またはその代謝産物の直接的な影響により、ビリルビン代謝（ヘム合成から胆管への排泄までの合成のすべての段階）の破壊、類洞の拡張、肝静脈の閉塞が引き起こされ、壊死が引き起こされ、肝静脈の閉塞が引き起こされます。多くの場合、肝細胞のアポトーシス。薬物に対するアレルギー反応など、化合物に対する特異性や不耐性の根底にある免疫介在反応を引き起こします。
シトクロム P 450 分子自体は、フリーラジカルによるタンパク質自体と膜内のタンパク質の脂質環境という 2 つの損傷メカニズムによって損傷されます。
一般に、シトクロム P 450 の関与による肝臓内の生体異物の解毒機構には 3 つの段階があります。
第一段階- 生体異物と ER 酵素 (肝細胞のミクロソーム画分)、モノオキシゲナーゼ、シトクロム c-レダクターゼ、還元型 NADP (補因子として)、およびシトクロム P 450 との接触。接触中に生体異物の修飾が起こり、機能的な物質の形成 (放出) が起こります。グループ。
第二段階- UDP-グルクロニルトランスフェラーゼおよびグルタチオン-S-トランスフェラーゼという 2 つの酵素の関与による、生体異物分子と内在性分子との生体内変換または抱合 (組み合わせ)。これらは生体異物の除去を促進して解毒または毒性の軽減をもたらします (以下を参照)。 この段階では、ミクロソームのグルタチオントランスフェラーゼがシトクロム P450 分子と直接結合し、生体異物の中間代謝産物または反応代謝物の迅速な不活化に寄与します。
第三段階- 胆汁および尿によるシトクロム P 450 の助けを借りて変換された生体異物生成物の能動輸送および排泄 (排出)。
したがって、シトクロム P 450 の不活化は、肝臓の小胞体膜の損傷の指標となります。 同時に、シトクロム P 450 の不活化率を使用して、損傷した細胞膜の回復または修復を判断することができます。
リン脂質ヒドロペルオキシドの解毒
リン脂質ヒドロペルオキシド (LOOH) 解毒システムには、LOOH の 2 電子還元を実行する 3 つのグルタチオン依存性酵素複合体が含まれます: グルタチオン ペルオキシダーゼ、リン脂質ペルオキシド - グルタチオン ペルオキシダーゼ、およびセレン含有グルタチオン トランスフェラーゼ、タイプ アルファ (-SH-S-) GSTコンプレックス。 これらの酵素複合体は抗酸化物質として分類されます。 キノラム(エノラム) は、すべての細胞、組織、器官に存在し、ビタミン E、C、ユビキノール (コエンザイム Q) と相互作用し、活性代謝産物を結合するための普遍的なシステムです。 3 つのグルタチオン依存性抗酸化システムはすべて以下に属します。 グルタチオンの酵素酸化還元系(FRSG)、LPO および免疫担当細胞の増殖に関与します。 GFSH は、酸化促進剤の分裂と活性を制御し、過酸化のフリーラジカル段階を阻害し、(非ラジカル) 過酸化物を破壊し、過酸化の非過酸化生成物と相互作用します。
酸化還元系の特性は、「酸化還元」というバランスの状態によって決まります（第 9 章を参照）。
さまざまな細胞や組織におけるグルタチオン依存性酵素の活性レベルは、抗酸化システム全体の状態を反映します。これらの酵素は、ROS の攻撃、フリーラジカル反応の連鎖、およびプロセスの強化から保護するために必要であるためです。
グルタチオン依存性酵素の誘導は、細胞、組織、器官の酸素化に関する酵素の活性とバランスの「重複」によって特徴付けられます。
特別な役割は GST 複合体に属しており、21 の酵素が含まれており、そのうち 16 は実際に細胞質ゾルに属し、アルファ、ミュー、オメガ、パイ、シータ、ゼータの 6 つのサブファミリー (クラス) に分類されます。 各クラスは、互いに独立して作用する 2 つの等しいまたは異なるサブユニット (独自の活性部位を持つ) からなる二量体です。 各サブユニットには、6 アミノ酸残基の短いリンカー鎖によって接続された 2 つのドメインがあります。
6 つのクラスの酵素はそれぞれ、遺伝子クラスターによってコードされています。
アルファクラス- 遺伝子クラスターは 6p12 遺伝子座に位置し、遺伝子 GSTA1、GSTA2、GSTA3、GSTA4、GSTA5 と 7 つの偽遺伝子を含みます。
新しい このクラスの遺伝子は、ビリルビン、ヘム、ステロイド ホルモンの代謝に関与しています。 GSTA1 および GSTA2 遺伝子はすべての組織で発現されます。 GSTA3 遺伝子は、8 ～ 9 週目の胎盤から単離されました。 GSTA5 遺伝子は組織からは単離されていません。
ムークラス- クラスターは遺伝子座 1p13.3 にマッピングされます。 5 つの遺伝子が含まれます: GSTM1 遺伝子 (3 つの対立遺伝子変異体: A、B、O で表され、肝臓および血液細胞で発現)。 GSTM2 遺伝子 (筋肉のみ); GSTM3 および GSTM4 遺伝子 (睾丸および脳); GSTM5 遺伝子 (肺、脳、心臓、精巣) および 2 つの偽遺伝子。
オメガクラス- クラスターは、遺伝子座 10q25.1 にマッピングされた 2 つの遺伝子で構成されます。 このうち、GSTO1 遺伝子は、酸化ストレスに応答して形成される S-チオール ラジカルを除去する独特のハウスキーピング酵素をコードしています。 2 番目の遺伝子は GSTO2 です (ほとんど研究されていません)。 これらの遺伝子の転写物は、あらゆる組織に広く存在します。 それらの最大発現は肝臓、骨格筋、心臓で観察されます。 肺、脳、胎盤では最小限の発現が起こります。
円周率クラス- 11q13 遺伝子座にマッピングされた 1 つの GSTP1 遺伝子と、12q13-q14 遺伝子座にマッピングされた GSTPP 偽遺伝子によって表されます。 GSTP1 遺伝子には、酵素の活性中心に関連するコドン 105 および 114 のヌクレオチド配列の多型に関連する 3 つの対立遺伝子変異があります。 この遺伝子は、細胞増殖とアポトーシスに関与するプロテインキナーゼの阻害剤です。
シータクラス- そのクラスターには、22q11.23 遺伝子座にマッピングされた 2 つの遺伝子 (GSTT1 および GSTT2) が含まれています。 GSTT1 遺伝子には 2 つの対立遺伝子変異体 (アクティブおよびヌル) が存在します。 GSTT2 遺伝子はあまり研究されていません。
ゼータ級- 1 つの遺伝子 GSTZ1 によって表され、14q24.3 遺伝子座にマッピングされます。 この遺伝子は肝臓細胞で発現され、程度は低いですが骨格筋細胞や脳細胞でも発現します。 フェニルアラニンとチロシンの交換に参加します。
これらすべての遺伝子クラスによって合成される GST 複合体の酵素は、次のような多数のメカニズムに基づいて機能することに注意してください。
グルタチオンとの結合、または求電子性炭素原子 (ハロゲンおよびニトロアルカン)、窒素 (トリニトログリセリン)、硫黄 (チオシアン酸塩および二亜硫酸塩)、およびリン (メチルパラチオニン) での置換経路による生体異物の触媒的不活化。
基質との非触媒的共役（結合）。 古典的な基質は 1-クロロ-2,4-ジニトロベンゼンです。 この経路は、オキシアレーン、アルケンエポキシド、ニトロニウムおよびカルボニウムイオン、フリーラジカルの共役にも典型的です。
GSHペルオキシダーゼ活性の発現またはグルタミンの還元による、有機ヒドロペルオキシド（脂質およびDNAヒドロキシペルオキシド）のアルコールへの還元。
プロスタグランジンとステロイドの異性化。
他の外因性化合物の代謝への参加。
グルタチオンの減少(GSH) は、ほとんどの増殖細胞で優勢な低分子量チオールを指します。 このトリペプチド (L-ガンマ-グルタミル-L-システイニルグリシン) はグルタミル回路に関与し、さまざまな有毒化合物をチオエステルに変換することで中和します (これは窒素、酸素、硫黄、炭素原子を攻撃します)。 さらなる代謝中に、グルタチオン結合体はメルカプツール酸 (メルカプタン) に変換され、体から排泄されます (1 日あたり約 0.1 mmol の速度)。
GSH の重要性は、がん患者において追跡することができます。がん患者では、遊離グルタミンの濃度が細胞増殖抑制剤の特性に依存しており、細胞増殖抑制剤によってその供給が枯渇し、腫瘍細胞の溶解が引き起こされます。 さらに、細胞増殖および腫瘍成長中のチオールおよび二亜硫酸塩の濃度の減少は、代謝バランスの維持、グルタチオン依存性酵素の合成、およびリン脂質ヒドロペルオキシドの除去に依存します。
LOOH の解毒は、次のようなスキームに従って進行します。
「加水分解-還元-修復」経路に沿った過酸化物-Ca 2+ 刺激PLA 2 およびグルタチオンペルオキシダーゼ。
「還元-加水分解-修復」経路に沿ったPL-ペルオキシド-グルタチオン-ペルオキシダーゼおよびホスホリパーゼA 2。
どちらのスキームもリゾリン脂質の再アシル化を引き起こします。
同時に、内因性酸化剤と抗酸化剤の間のアンバランスな条件下では、過剰な ROS とそれに続く酸化ストレスが発生する可能性があります。 「酸化ストレスシグナル伝達」と呼ばれるこのようなストレスのメカニズムは、危険なほど高いまたは低いレベルの酸化剤に反応する LPO 反応を伴います。
酸化ストレスシグナル伝達
酸化ストレスシグナル伝達 (OSS) の助けにより、細胞は過剰な抗酸化物質を生成し、還元型グルタチオン (上記参照)、ヘムオキシゲナーゼ-1、グルタチオンペルオキシダーゼ、カタラーゼ、SOD、フェリチンなどの 1 つまたは複数のクラスの酵素を活性化します。
OCC は、アポトーシス、細胞保護、およびその他の細胞効果を制御する遺伝子の発現を刺激することが示されています。
OCC には、Ca 2+ イオンによって活性化されるプロテインキナーゼ C (PK C)、MAPK、加水分解酵素、ホスホリパーゼ C (PL C) および A 2 (PLA 2) が関与します。
これらの酵素の初期メディエーターは LOOH (上記参照) であり、これらは成長因子 (TNF-α)、サイトカイン、その他のアゴニストの効果の「模倣物」と考えられており、酸化誘導体のセカンドメッセンジャーとしての役割を示しています (第 8 章を参照)。
特に細胞膜に損傷を与える酸化剤の作用の後、細胞の運命は 2 つあります。生存か、アポトーシスまたは壊死による死のいずれかです。これは「酸化ストレス」の重症度によって異なります。 たとえば、内因性または外因性の過酸化物を使用すると、白血病細胞でアポトーシスを引き起こすことができます。 アラキドノイルリン脂質に影響を与えるサイトゾルホスホリパーゼによる活性化のメカニズム (第 9 章を参照) には、PKC 触媒による酵素のリン酸化とその膜内移行 (MAPK 活性化による) が含まれます。 このメカニズムは Ca 2+ にはほとんど依存しないため、比較的低い LPO レベルでのみ活性化されます。
スーパーオキシドジスムターゼシステム
SOD 酵素は、2 つのスーパーオキシドラジカル間の反応を触媒して、過酸化水素 (H 2 O 2) と分子状酸素 (O 2) を生成します。 この反応はと呼ばれます 不均化反応(第 6 章と第 9 章を参照)。
SOD 1 遺伝子は染色体 21 に局在しており、この局在はダウン症候群の発症の原因とメカニズムを説明するために文献で何度も議論されています（遺伝子の 3 倍投与として）。 ただし、これは確認されていません。
ATPとROSの供給源として機能する正常細胞のミトコンドリアでは、許容量が
後者のレベルは、SOD に加えて、シトクロム オキシダーゼ、グルタチオン ペルオキシダーゼ、およびその他のいくつかの酵素を含む保護酵素系によって維持されます。
血液の抗酸化作用
第 8 章と第 9 章で述べたように、シグナル伝達機構は膜酵素活性の制御において重要な役割を果たします。 これらのメカニズムのほとんどは血液を通じて実現されており、血液は独自の抗酸化活性を持ち、主に内皮細胞に代表される血管壁の構造成分と直接接触しています。
酸素が血液を介して輸送され、食細胞の殺菌効果が実行され、酸化還元プロセスの触媒または阻害剤であるさまざまな価数の金属イオンが移動することに注意することが重要です。 同時に、血液は、細胞内内容物と比較して、酸化反応を促進し、還元反応を好まない高分子抗酸化物質をほとんど含まないため、抗酸化防御システムをある程度制限する役割を果たします。
細胞膜修復のメカニズム
生化学者は長い間、細胞膜が損傷に適応することを示唆してきました。 これは、例えば、PC C、MAPK、およびミトコンドリアATP依存性カルシウムチャネルによって行われる反応による酵素の回復作用に関するデータによって裏付けられています。 特に、ミトコンドリア膜のカルシウムチャネルが開くと脱分極が起こり、Ca 2+ の過剰な蓄積が減少します。
心筋梗塞時の細胞再生を促進するのはこのメカニズムです。
酵素活性の回復は実験的に証明されています インビトロ PCまたはPCとlysoPCの混合物をラット肝臓に添加すると、ラット肝臓のミクロソーム膜が損傷しました。 これらのリン脂質の添加により、グルコース-6-ホスファターゼ、Ca2+-、Na+-、K+-ATPase、ステアロイル-CoA デサチュラーゼ、リパーゼ、UDP-グルクロニルトランスフェラーゼ、フェニルアラニン ヒドロキシラーゼ、およびシトクロム b5 レダクターゼの活性が回復しました。
脳のスフィンゴミエリナーゼ、心臓のミトコンドリアのβ-ヒドロキシ酪酸デヒドロゲナーゼ、およびウシ赤血球のアセチルコリンエステラーゼでも同様の結果が得られました。
これらのデータに関連して、ほとんどの酵素は特定の種類のリン脂質を必要とせず、したがって異なる種類のリン脂質（またはその混合物）が還元を行うことができるため、リン脂質による膜タンパク質の活性の回復は非特異的であることが示唆されました。彼らのための機能です。
酵素タンパク質の活性の回復に膜リン脂質が関与しているという事実自体が興味深い。 同時に、膜酵素の活性を維持する（場合によっては回復する）ために、細胞に添加されるリン脂質の脂肪酸組成が重要です。 例えば、これは筋小胞体のCa 2+ -ATPアーゼについて示されており、それ自身のリン脂質をDPPC（飽和脂肪酸を多く含むホスファチジルコリン）で置換すると、部分的に脱脂した酵素と比較して活性が8倍低下し、置換すると活性が低下した。自身のリン脂質とジオレイル PC との反応速度は、逆に急激に増加しました。
さらに、酵素活性を回復するにはリン脂質炭化水素鎖の高い移動性と膜上の特定の表面電荷の存在が重要であることが注目されています。
以下についても同様の結果が得られました。
酸性リン脂質（PS、PI、FA）の喉頭ミオシンホスファターゼに対する作用。
アニオン性リン脂質 (PS) - ヒト胎盤の 5-モノデヒドロゲナーゼに作用する場合。
したがって、現時点では、細胞膜の構造的および機能的損傷を回復するための、まだ発見されていないが実際に存在していると思われるメカニズムの無限の多様性と重要性について話すことができます。
突然変異誘発阻害剤
第 5 章で述べたように、突然変異誘発は、さまざまな突然変異誘発因子の作用によって引き起こされる、遺伝物質における突然変異の形成プロセスです。
時は20世紀半ば。 A. Novik と L. Szilard は、脱プリン性リボヌクレオシドが大腸菌の自然発生的突然変異および誘導的突然変異のレベルを低下させることを示し、これにより彼らは、 抗突然変異誘発剤。
20世紀の終わり。 S de Flora と S. Ramel は、抗変異原物質を細胞外 (変異誘発物質) と細胞内の 2 つのクラスに分類しました。
細胞外抗変異原物質 3 つのサブグループが含まれます。
抗突然変異原およびその前駆体（芳香族アミノ酸、脂肪酸など）の吸収の阻害剤。 それらは浸透を防ぎ、体からの突然変異原の除去を促進します。
内因性の変異原生成の阻害剤 (アスコルビン酸、トコフェロール、フェノール、発酵乳製品)。 それらはニトロソ化反応を防止または阻害したり、腸内細菌叢を変化させたりします。
物理的反応および/または化学反応の結果として生じる突然変異原の不活性化剤 (抗酸化剤、体液の pH レベルを維持する物質、およびチオール)。
細胞内抗変異原物質 3 つのサブグループも含まれます。
代謝調節剤 (チオールおよびフェノール)。 それらは、非標的細胞への突然変異原の移動を加速し、解毒機構を誘導します。
反応性分子の不活化剤。 これらは求電子試薬と相互作用し、DNA の求核領域を保護し、酸素ラジカルを捕捉します。
DNA 複製および修復のモジュレーター (亜ヒ酸ナトリウム、バニリン、プロテアーゼ阻害剤、クマリン、チオール、塩化コバルト)。 これらにより、複製の精度が向上し、修復の効率が向上し、修復エラーが抑制されます。
この分類からわかるように、同じ化合物は複数のグループ (たとえばチオール) に属することができます。
細胞外および細胞内の抗変異原物質に加えて、B. Stavrik は 1992 年に、それらに含まれる 25 を超える抗変異原物質または化学予防物質をさまざまな種類の食品から単離しました。 このグループには、ビタミン、脂肪酸、カルシウム、頸動脈が含まれます
ノイド、クマリン、食物繊維、植物酸、セレン、フラボノイド、クロロフィル。
植物由来の抗変異原物質には、ピーマン、キャベツ、ミントの葉、玉ねぎ、植物の種子、リンゴなどがあります。
抗突然変異原の作用は特異的です。それは高い選択性で現れ、用量に依存します。 この場合、一部の抗変異原物質は変異原の阻害剤であるか、逆の可変異誘発効果を有するか、またはそれらの効果がまったく現れない可能性があります。 特に、そのような抗変異原物質にはビタミンC、
一部の組織の細胞を保護すると同時に、他の組織の細胞における突然変異誘発効果を増強する可能性を排除することはできません。
一般に、外因性および内因性の突然変異誘発補正剤の有効性の問題は依然として未解決のままです。
この点に関して、科学文献や教育文献で広く議論されている、損傷を受けた細胞の回復メカニズムについて検討してみましょう。
修復機構を使用した DNA 構造の復元
知られているように、細胞は修復能力、つまり DNA 分子の損傷を修正および除去 (修復) して元の構造に戻す能力を持っています。 このため、複製、転写、翻訳のプロセス中に、限られた数の突然変異のみが保持されます。
しかし、変異が認識されないと、歪んだ情報がmRNAに転写され、欠陥のあるタンパク質の形で発現されてしまいます。 このような出来事が細胞に及ぼす影響は、多くの場合重要ではありませんが、場合によっては非常に望ましくない場合があり、これは欠陥のあるタンパク質が果たす機能に依存します。
現在、古典的な遺伝学 (光再活性化、チミン二量体の修復、切除修復、SOS 修復) から知られているものと、近年発見されたもの (以下を参照) の両方で、多数の修復メカニズムがよく研究されています。
これらのメカニズムの特徴を要約すると、DNA 分子のさまざまな種類の損傷の修復はいくつかの段階で行われると結論付けることができます。
最初の段階- 損傷の特定とその種類の特定。
第二段階- これは、損傷を元の状態に直接変換するか、（直接修復が不可能な場合は）損傷領域を切り取ってギャップを形成する酵素の活性化です。
後者の場合、さらに 2 つのステップが追加されます。
第三段階- これは、(損傷した部分を置き換えるために) DNA 分子の新しい部分を合成することです。
第四段階- これは、ギャップに新しいセクションを埋め込むことです。
チミン二量体の光再活性化または修復
UV 照射の影響下で、分子の異なる鎖に位置する 2 つの隣接するピリミジン (2 つのチミン) の共有結合による架橋が DNA 分子内で発生する可能性があります。 この場合、チミン二量体 (シクロブタン環) が形成され、DNA 複製がブロックされます。 チミン二量体の修復中に、それらを「認識」する酵素であるフォトリアーゼがチミン二量体と結合して、単一の複合体を形成します。 UVR はこの酵素を活性化し、シクロブタン環が切断されて 2 つの別々のチミンが形成されます。 A. ケルナーは 1949 年にこのメカニズムを命名しました 光再活性化。
脱アミノ化（メチル化）およびミスマッチ修復
第 6 章で述べたように、 脱アミノ化アデニンはヒポキサンチンに変換され、シトシンと水素結合を形成します。 グアニンはキサンチンに変換され、チミンと水素結合を形成します。 チミンは脱アミノ化できません（DNA 内の唯一の窒素塩基）。 シトシンが代謝されると、ウラシルが形成されます。 これらの窒素含有塩基の脱アミノ化プロセスが中断されると、DNA 分子内に誤った塩基または不正確に対になった塩基が現れます。 したがって、AT ペアの代わりに GT ペアが DNA 鎖内に形成され、GC ペアの代わりに HA ペアが形成されます。これらはペアリング エラーです。 これらは次の 2 つのメカニズムを使用して排除されます。 GT 不一致の修復そして GA 不一致の修復それぞれ。 これらの賠償メカニズムの参加者には以下が含まれる場合があります。
4 つの Mut ファミリー遺伝子のタンパク質産物: H、L、S、U。
ヘリカーゼタンパク質;
DNA ポリメラーゼは、成長する DNA 鎖に次のヌクレオチドを配置した後に「一歩後退」し、鋳型 DNA 鎖のヌクレオチドと相補的でない場合には最後のヌクレオチドを切り取る能力を持っています。 修正できる
ペアリングエラーが発生します。
アデノシン トリホスファターゼ (ATP);
デオキシヌクレオチド ホスファターゼ (dNTP)。
注意すべきメカニズムは、 ミスマッチ補償娘鎖に作用し、その中の非相補的塩基のみを置換します。
複製が終了した直後に、メチラーゼ酵素が GATC (グアニン-アデニン-チミン-シトシン) 配列のアデニンにメチル基を追加します。
次の複製中に、DNA 鎖が区別できるようになります。母鎖にはメチル化されたアデニンが含まれていますが、娘鎖のアデニンは複製が終了するまでまだメチル化されていません。 それらのメチル化は複製の終了後にのみ始まります。 したがって、アデニンがメチル化されていない間、細胞にはミスマッチを「修復」する時間が必要です。 ミスマッチ塩基の修復は、酵素 N-グリコシラーゼが塩基を認識し、N-グリコシド共有結合を切断して除去する DNA の脱アミノ化中に発生することがあります。 さらに、ミスマッチ修復は DNA メチル化中に発生する可能性があります (第 7 章を参照)。
古典的な「ワトソン-クリック」塩基対の形成が一般に難しい場合、複製中にペアリングエラー (複製エラー) が発生する可能性があり、ミスマッチも発生する可能性があります。 それらを除去するには、他の酵素が関与します。まず、エンドヌクレアーゼが AT または GC ペアがまだ形成されていない場所で 1 本の DNA 鎖を切断し、次にホスホジエステラーゼがこれらの切断箇所で、結合していない糖リン酸基 (AP 部位) を切断します。ベースが付属しています。 分子の鎖に現れるギャップ (サイズが 1 ヌクレオチド) は DNA ポリメラーゼ I によって埋められ、その後酵素リガーゼが DNA の末端を縫い合わせて分子の元の状態に戻します。
O 6 -アルキル化（メチル化）グアニンおよびO 4 -アルキル化チミンのアルキル化と修復
アルキル化 -多くの化学的突然変異誘発剤 (アルキル化剤) の作用により、DNA 分子のプリンまたはピリミジン塩基にアルキル側基 (メチル、エチル、プロピル、またはブチル) を付加することです。 たとえば、メチルニトロソグアナイトは、グアニンにメチル基を付加することによってグアニンをアルキル化（メチル化）します。
その間 O 6 -アルキル化グアニンの修復（約6メガ）メチル基は6番目の原子に結合した酸素によりグアニンから切断され、この時点でDNA構造が復元されます。 このメカニズムは I.A. によって発見されました。 1944年のラポポート
アルキル化中に、修飾されたグアニンからそのメチル基を捕捉し、元の DNA 構造を復元するメチルトランスフェラーゼというタンパク質が細胞内で合成されることが確立されています。 さらに、そのような基を捕捉したメチルトランスフェラーゼはもはやそれらを除去することができません。これは、それらが多数の反応中に変化しない酵素のクラスに属していないことを示しています。 この仕組みに加えて、 O 4 -アルキル化チミンの修復(O 4 -alT)。
その結果、直接的な DNA 修復の各行為に対して新しいタンパク質分子が必要であると仮定すると、アルキル化剤による損傷が発生した場合、細胞は 1 つの損傷につき 1 分子という比率でタンパク質の合成を組織化することを余儀なくされます。 したがって、DNA 損傷の形成とその修復のプロセスは相互に関連しています。 通常、そのような分子は細胞内に数千個蓄積します。 たとえば、大腸菌で 30 分間起こる 1 細胞周期の間に、約 3000 個のメチルトランスフェラーゼが蓄積し、3000 個の DNA 損傷を中和することができます。
アプリン化と切除修復アプリン化 -
これはヌクレオチド鎖における AP 部位の形成です。
知られているように、各体細胞は機能すると、1日に約1万個のプリンとピリミジンを失い、その結果、そのDNA分子中にプリン部位または塩基を持たない糖リン酸基（AP部位）が形成されます。 AP サイトが修正されていない場合、大惨事が発生する可能性があります。
AP 部位の除去中に、挿入酵素が塩基とデオキシリボース間の N-グリコシド共有結合を切断し、プリンの直接挿入が起こります。 このメカニズムは 1979 年に T. リンダールによって発見されました。
脱プリン化の原因: 温度上昇、pH 変化、電離放射線。
細胞が上記の修復機構を使って DNA 分子の塩基やヌクレオチドの損傷に対処できない場合は、より複雑な修復機構が働きます。その 1 つが切除修復です。
ヌクレオチドまたは分子のより長い部分の損傷した塩基を切り取る (切除) ことによって実行されます。塩基への損傷は、メチル化、酸化、還元、脱アミノ化、ホルミド基の付加およびその他の反応によって生じる塩基損傷を認識する DNA グリコシラーゼの助けを借りて発生します。
DNA グリコシラーゼ ファミリーには、基質または損傷した標的に結合する 11 種類の酵素が含まれます。 hmu-(ヒドロキシメチルウラシル); 5-tC-(メチルシトシン); Hx-(ヒポキサンチン); 3ntA-、I 型 (3-メチルアデニン) および II 型 (メチルアデニン、7-メチルグアニン、または 3-メチルグアニンを含む)。 FaPy-(ホルミドピリミジンまたは8-ヒドロキシグアニン残基); 5,6-HT またはエンドヌクレアーゼ III (5,6 水和チミン残基); PD-(ピリミジン二量体); チミンの不一致 (非相補的な GT 塩基対を含む)。 基質 mutY (非相補的な GA ペアを含む)。
DNA グリコシラーゼは病変に付着し、修飾された塩基とデオキシリボースの間のグリコシド結合を切断し、その結果 AP 部位が形成されます。
結果として生じる AP 部位は、酵素 AP エンドヌクレアーゼ (DNA または RNA 分子内の鎖を切断できる) によって認識されます。 切断が現れると、酵素ホスホジエステラーゼが作用し、塩基が結合しなくなった糖リン酸基を DNA から切断します。
その結果、1本のDNA鎖に1ヌクレオチドの大きさの隙間が生じます。 反対側の DNA 鎖のギャップの反対側には無傷のヌクレオチドがあり、別の酵素 (DNA ポリメラーゼ I) が相補的なヌクレオチドをギャップに挿入し、それを遊離の 3 インチ OH 末端に結合します。DNA 鎖のこの端と 5 番目のヌクレオチドは、鎖が切断されたときにあらかじめ形成された「末端」同士がポリヌクレオチドリガーゼの作用により結合します。 この後、間違った塩基が除去され、その塩基が結合していた糖リン酸が切り取られ、そのギャップが正しいヌクレオチドで埋められ、一本鎖切断が修復され、構造全体が完全に復元されたと考えられます。
損傷したヌクレオチドの切除修復
切除修復メカニズムは、損傷したベースだけでなく、鎖の重要な部分を切り取ることに関連する、より複雑でエネルギーを消費するメカニズムです。
損傷前後の DNA。 大腸菌では、このような修復は、3つの紫外線修復遺伝子またはuvr遺伝子（A、B、およびC）によってコードされ、エクスヌクレアーゼ複合体と呼ばれるエンドヌクレアーゼの多酵素複合体によって実行されます（図50）。 このメカニズムは、R. Setlow と V.N. によって説明されました。 1970 年の Soifer。これには次の段階が含まれます。
uvr A および B タンパク質による損傷認識。
DNA分子の曲がりとuvr Bタンパク質の立体構造の変化。
uvr プロテイン B および C を使用して、損傷の両側に 2 つの一本鎖 DNA 切断を作成します。
uvr D タンパク質 (ヘリカーゼ II) を使用した 2 つの切断間の領域の DNA の巻き戻し。
ギャップの形成を伴う長さ 12 ヌクレオチド (12 mer) の欠損を含むフラグメントの切り離し。ATP 分子 1 個のエネルギーを消費します。
DNA ポリメラーゼを使用して、生じたギャップを埋めます。
DNA リガーゼを使用した DNA の糖リン酸骨格の自由端の結合。
同様のメカニズムが人間にも存在します。 同時に、そのエクスヌクレアーゼ複合体は 17 個のタンパク質で構成されており、ギャップを埋めています。
米。 50.大腸菌における切除修復のメカニズム。 (エリオット W.、エリオット D. の後、2002 年)
これは DNA ポリメラーゼ O&E の関与によって起こり、損傷した DNA 鎖から切り出される部分は 29 ヌクレオチド長になります (大腸菌では 12 ヌクレオチド)。
損傷したヌクレオチドの修復には、ミスマッチ修復、または非相補的 (非標準的) または非ワトソンクリック塩基対の修復が含まれます。これはいわゆるミスマッチ修復です (上記を参照)。
一本鎖および二本鎖 DNA 切断の修復
上で議論した修復メカニズムに加えて、一本鎖切断 (DNA 分子の 1 本鎖の塩基間の結合の切断) および二本鎖切断 (DNA 分子の 2 本の鎖の塩基間の結合の切断) を修復するメカニズムは次のとおりです。知られています。
一本鎖 DNA 切断の修復
一本鎖 DNA 切断の修復 - これ 直接賠償。これは電離放射線の作用に応じて引き起こされ、3"-ホスホジエステラーゼ、DNA ポリメラーゼ b、および DNA リガーゼ (DNA ポリヌクレオチド リガーゼ) という酵素の連続的な作用によって確実に行われます。このような切断の修復は、無傷の相補鎖を使用して行われます。鋳型としての DNA 鎖。
二本鎖DNA切断の修復
DNA 分子の二本鎖切断は、細胞にとって最も危険なタイプの DNA 損傷です。 これらは通常、遺伝的不安定性の発症、点突然変異や染色体異常の出現、そしてその後の細胞死につながります。
二本鎖 DNA 切断の修復には 2 つの機構が知られています。切断端の非相同的再結合と相同組換えです。
壊れた DNA 末端の非相同的再結合
切断された DNA 末端の非相同的再結合は、異なる長さの非相同ヌクレオチド配列または非常に短い相同領域を有する分子の末端間で発生します。 DNA 分子の元の構造の復元は同じ鎖の末端を再結合することによってのみ可能であるため、この修復メカニズムは確実ではなく、しばしば点突然変異の原因として機能します。 この条件が満たされない場合、欠失、重複、染色体異常が発生します。
逆位、挿入、転座 (第 5 章を参照)。 哺乳類では、非相同的再結合は、Rad50 タンパク質、関連タンパク質、Ku 因子、DNA リガーゼ IV、およびサイレンシング因子の関与によって起こります。
相同組換え
相同組換えのメカニズムはキイロショウジョウバエで研究されています。 ヒトの細胞内にも存在すると考えられていますが、これについての説得力のある証拠はまだ得られていません。 相同組換え中に、細菌から除去された要素 (P 要素) と同じサイズのギャップが DNA 鎖の 1 つに形成されると考えられています。 ギャップの修復は、姉妹染色分体上に位置し、修復合成のテンプレートとして使用される P エレメントのコピーの関与によって起こります。
しかし、複製中に、修復されていない部位の反対側に一本鎖ギャップが形成される可能性があり、別の DNA 分子の関与なしにこの状況をエラーなく修正することはできません。
したがって、このメカニズムは両方の DNA 鎖が損傷した場合にのみ回復を提供します。
アルバートタンパク質と DNA 複製および修復におけるその役割
1968 年に、DNA 修復に関与するアルバーツタンパク質、または SSB タンパク質が発見されました。 これらのタンパク質は、その三次構造の構成により、静電気的に DNA に結合する能力を持っています。 SSB タンパク質には正に帯電したアミノ酸残基のクラスターが含まれていますが、全体の電荷は負のままであるため、一本鎖 DNA に対する親和性が高くなります。
二本鎖 DNA の二次構造の乱れにより、らせんの個々の鎖に「融解部分」が形成されると、アルバートタンパク質がそれらに結合し、容易にその上に乗って「真っ直ぐ」にします。 同時に、分子の相補鎖上に位置する SSB タンパク質は、静電相互作用により強力な負電荷を持ち、相互に親和性を示し、「融解領域」を覆うため、「崩壊」することはありません。連続層 - これ 化学量論的なタンパク質の量。言い換えれば、これらのタンパク質は DNA 分子を変性せず、その一本鎖状態を固定するだけです。
DNA 分子の複製における SSB タンパク質の関与は細胞にとって絶対に必要です。SSB タンパク質は複製フォーク内の両方のテンプレート鎖を一本鎖状態に保ち、各鎖をヌクレアーゼの作用から保護し、DNA の働きを選択的に刺激します。ポリメラーゼ (RNA ポリメラーゼは SSB でコーティングされた一本鎖 DNA を使用しません)。
したがって、一本鎖および二本鎖 DNA 切断の修復における SSB タンパク質の役割は現在完全に証明されています。
複製（組換え）後の DNA 修復
1968 年、W. ラップと P. ハワード フランダースは、細菌が紫外線で処理されることを発見しました。 レプリケーション後の修復または、多くの切断されていないチミン二量体を含むテンプレート DNA 鎖の組換え修復。複製を先導する DNA ポリメラーゼが最初の二量体に到達した瞬間、この時点で 10 秒間「凍結」し、その後チミン二量体を超えて移動します（どういうわけか）。理解できない方法で)、欠陥が次の二量体に「ぶつかる」まで、欠陥の背後で合成を再開しました。 したがって、娘鎖のセクションにはギャップ (DNA 合成中に複製されなかった) が含まれており、ギャップの反対側のマトリックス鎖のセクションには修復されていない欠陥が残っていました。 これに続いて、rec A タンパク質、リガーゼ、および DNA ポリメラーゼが関与する損傷領域の複製後の修復が行われます。 このメカニズムは組換えのメカニズムに似ています。まず、rec A タンパク質分子がギャップ ゾーンに結合し、その制御下で組換えが起こり、その間に姉妹鎖の相補鎖の一部がギャップ ゾーンに移動します。複製合成中にギャップが構築され、リガーゼが新しい分子鎖と古い分子鎖の末端を接続しました。
SOS DNA修復
SOS DNA 修復は、上記に列挙したすべての修復機構によって修復されなかった損傷を負って複製に近づいた細胞内の DNA に対する最後の選択肢です。 この場合、最初の修復されていない損傷で複製が「停止」する可能性があるため、細胞は死ぬ可能性があります。
同時に、細胞にはそのような目的のために設計された非常に危険なメカニズムが備わっています。 SOS DNA修復。このメカニズムは 1953 年に J. Wagle によって初めて発見されました。
1974 年に M. ラドマンによって命名されました W再活性化(チミン二量体が次の複製まで「生き残る」能力)。 SOS修復機構の間、タンパク質の合成が誘導され、DNAポリメラーゼ複合体に付着し、損傷を受けた複合体がマトリックス鎖の欠陥のあるリンクの反対側に娘DNA鎖を構築できるようにその働きを「強化」します。そして同時に娘鎖に多くのエラー（突然変異）が現れます。 その結果、この段階では細胞は死を免れ、有糸分裂を達成することができますが、エラーが発生し、細胞死の高いリスクが伴います。
DNA 分子修復の上記のメカニズムは主に古典的な遺伝学の成果に関連していることに注意する必要があります。 同時に、ここ数十年で、国際的な科学プログラム「ヒトゲノム」（第 1 章を参照）の成果のおかげで、DNA 修復メカニズムの一般的なリストは、これまでほとんど知られていなかった新しいメカニズムによって大幅に補完されました。
近年発見されたメカニズムを利用したDNA分子の修復
酵素ポリADPリボースポリメラーゼが関与する修復機構
タンパク質酵素ポリ ADP リボース ポリメラーゼ (PARP) は、DNA 損傷を最初に認識する核因子の 1 つです。 この因子は、DNA損傷部位から始まる生細胞におけるDNA修復機構の開始を制御し、XRCC1因子、DNAリガーゼIII、ベータDNAポリメラーゼも含む多タンパク質複合体（MP複合体）の一部です。
この複合体にPARPが存在すると、すべてのDNA修復参加者が生体内でDNA損傷部位に確実に方向付けられ、DNA分子の修復が促進されます。
MR複合体の一部である因子XRCC1は、慣例的に「足場」を指し、支持分子構造として複合体の各成分と個別に相互作用する。 この因子のポリADPリボシル化が発見されて以来 インビトロでは、 PARPはXRCOタンパク質を修飾することでMP複合体の活性を調節できることが示唆された 生体内では、これにより、複合体の他の成分との相互作用が破壊されます。 この仮定は、XRCC1 因子の過剰発現が in vivo での PARP 活性を抑制するというデータによって裏付けられました。
現在、この仮説は研究され続けています。 MP複合体の一部であるDNAリガーゼIIIがPARPの活性を阻害することがデータによって確認されています。 インビトロでは、その数量がPARPの数量を超える場合。
酵素ポリADPリボースポリメラーゼの抗組換え作用を有する修復モデル
近年、PARP の抗組換え効果による DNA 修復モデルが提案されています (Satoh および Lindahl、1992)。 このモデルによると、PARP は DNA 切断と相互作用し、隣接するタンパク質のポリ ADP リボシル化反応とともに、DNA 末端をヌクレアーゼの作用から特異的に保護し、および/または組換えプロセスをブロックします。 これは、PARP 遺伝子が欠損した実験動物の例によって確認されます。 PARPが存在しないと組換えプロセスが刺激され、リンパ腫形成の発生率が増加することが示されています。 さらに、PARP はクロマチンタンパク質を修飾することによって DNA 修復因子を動員することができます。
メチルトランスフェラーゼを使用した DNA 修復
サポート酵素であるシトシン DNA メチルトランスフェラーゼ (M-taz) の助けを借りて、DNA 内のシトシン残基を新たにメチル化して 5-メチルシトシン (5-mC) を形成したり、誤対塩基を含むオリゴヌクレオチドのメチル化を実行したりすることが可能です。 。
ヘリカーゼを使ったDNA修復
DNA 修復に関与する酵素の中で、DNA ヘリカーゼ (キラーゼ) のグループに大きな注目が集まっています。 これらは、DNA 分子の鎖を分離し、天然の状態から一本鎖に変換することができる系統発生的に安定した酵素です。 ヘリカーゼは、DNA 分子の親鎖の分離、またはそのような分離に基づくプロセス、つまり複製、転写、組換え、修復、染色体分離、プレ mRNA のプロセシングとスプライシング、mRNA の細胞への輸送など、すべての基本的な遺伝プロセスに関与しています。細胞質とリボソーム上のその翻訳 (第 2 章と第 3 章を参照)。 これらのプロセス中に、キラーゼは DNA 分子の一本鎖部分へのアクセスを提供し、他の酵素の作用のために開きます。 キラーゼは、DNA 鎖の活性方向 (3" - 5" および 5" - 3")、DNA 鎖の 3" および 5" 末端に対する優先的な親和性、補因子 - ヌクレオチド三リン酸に対する親和性において互いに異なります。 。 これらのエネルギー依存性鉄は、
ヌクレオチド 5"-三リン酸 (通常は ATP) の加水分解中に生成されるエネルギーを消費し、Mg 2 + イオンの存在下で作用します。何らかの遺伝的プロセスを実行するとき、通常、キラーゼは結合して複合体を形成します。
基質に対する親和性に基づいて、キラーゼは DNA ヘリカーゼ、RNA ヘリカーゼ、ハイブリッド RNA/RNA 分子上で動作するヘリカーゼのグループに分類されます。 前者は、転写、組換え、修復、染色体の分離の開始に関与します。 後者は、リボソーム生合成、mRNA 転写、プレ mRNA スプライシング、細胞質への mRNA の成熟と輸送、およびリボソーム上での翻訳に関与します。
キラーゼは、活性 (DNA 分子に沿って移動し、DNA 分子を別々の鎖に分割する能力)、キラーゼのファミリー全体に固有であるが個々のキラーゼには必要ない 7 つの特定のアミノ酸配列モチーフの存在によって分類されます。 これらのモチーフは、I、Ia、II、III、IV、V、VI の番号で指定されます (これらは、キラーゼと DNA の間の接続と、触媒作用中の動きの調整を提供します)。 これらのモチーフはキラーゼに特異的ですが、ヌクレオチド三リン酸を補因子として使用するタンパク質（キラーゼなど）にも見られます。 これらのモチーフの変異は、ATP 依存性キラーゼ活性の欠損を引き起こします。 キラーゼとともに、キラーゼ活性を持たないモチーフを持つタンパク質も単離されています。 それらも7つあり、名前が付けられました キラーゼのタンパク質候補。このようなタンパク質は細胞内の遺伝過程の制御にも関与していると考えられています。
さらに、DNA 分子のヌクレオチド鎖に沿って異なる速度でキラーゼが移動する 2 つのメカニズム、つまり、活発にローリングするモデルと徐々にスライドするモデルが特定されました。
最初のメカニズムこの反応は DNA ヘリカーゼ二量体によって行われ、1 サイクル (分子の回転) で特定の数の bp が分離されます。
第二の機構これは、特定の速度で移動する DNA ヘリカーゼ モノマーによって実行されます。
ヒトゲノム内のヘリカーゼをコードする遺伝子の数と特性は完全には解明されていませんが、一部の遺伝子については十分に研究されています。 これらは、TFIIH および RecQ ファミリーに属するヘリカーゼ遺伝子です。 さらに、最初のファミリーは主要な転写因子であり、2 つのキラーゼ (XPB および XPD)、4 つのタンパク質 (p62、p52、p44、および p34)、SAC 複合体、
1 つの活性化キナーゼ (CDK 活性化キナーゼ)、および 2 つのサイクリン (H および Cdk7)。
TFIIH には ATP 依存性のヘリカーゼ活性とキナーゼ活性があり、それぞれ XPB サブユニットと XPD サブユニットによって制御されます。 キナーゼ活性は SAC 複合体によっても提供されます。
TFIIH は DNA 修復に関与し (損傷を含む長さ 20 ～ 30 bp の DNA セクションを「認識」し、切断する)、転写因子として機能する (プロモーター領域と相互作用し、DNA セクションの巻き戻しを行う) ことも示されています。転写開始部位の周囲の長さ11〜13 bp）。
ナンセンスmRNA転写物の修復
遺伝性疾患や多くの形態のがんの約 3 分の 1 は、ナンセンスな転写物や、 フレームシフト突然変異(第 5 章を参照)。 これらの突然変異の結果として、PSC が発生し、欠陥のあるタンパク質が出現します。
同時に、細胞内には、ほとんどのナンセンス転写物を認識して破壊するシステムが存在します。 このような 2 つのシステム (真核生物に共通) は、NMD と SMD と呼ばれます (第 7 章を参照)。
細胞の DNA 修復システムの考察の結論として、突然変異誘発因子の影響の結果として DNA 分子に生じる欠陥の修復は、すべての生物の最も重要な特性であることに注意する必要があります。
DNA 修復メカニズムの数が増加しているものの中に、次のようなメカニズムがあります。 単純、 DNA分子の損傷直後に誘発され、 複雑な、時間の経過とともに延長され、多くの酵素の合成が必要になります。 後者には、細胞のライフサイクルのさまざまな段階に関連するメカニズムや、SOS 順序または DNA 分子に新しい突然変異を導入する順序での細胞の救済が含まれます。 すべての修復メカニズムには共通の病因的特徴があり、細胞や生物の発がん、突然変異誘発、催奇形性、老化のプロセスと密接に絡み合っています。
ゲノムの病気
ゲノムの病気 (遺伝的不安定性) は、分子医学のあらゆる分野に現れます。 古典的な遺伝学の時代から、その中で最も有名なのは補償疾患です。
20世紀の80〜90年代のロシア。 DNA修復疾患は、遺伝的（染色体）不安定性疾患という名前で研究されており、これはその主な特徴である染色体の脆弱性の増加に対応していました。
現在、これらの疾患の範囲は大幅に拡大しています。 毛細血管拡張性失調症（AT）、ファンコニ貧血（AF）、色素性乾皮症（XP）、ハッチンソン・ギルフォード早老症（HGP）、ブルーム症候群（BS）などの古典的なDNA修復疾患に加えて、以下の疾患群がこれに属します。クラス ：
自己免疫疾患：全身性エリテマトーデス、強皮症、関節リウマチなど。
遺伝性酵素症：ナップ・コムローバー、レシュ・ニャン、ペンドレッドなど。
染色体症候群：ダウン、クラインフェルター、パタウ、シェレシェフスキー・ターナー、エドワーズ。 13番染色体（13q14）の欠失によって引き起こされる網膜芽細胞腫。
単因性疾患：フリードライヒ運動失調症、ダリエ・ホワイト病、ガードナー症候群、基底細胞母斑、マルファン、ロスムント・トムソン、コルネリア・デ・ランゲ、精巣女性化、光線皮膚症など。
多遺伝子性疾患: 乾癬、全身性硬化症など。遺伝的不安定性は、実際の症状にも現れます。
染色体間のロバートソン型転座など、バランスのとれた染色体再構成を有する健康な保因者
ゲノム疾患の一般的な臨床症状には、顕著な神経症状、平均余命の減少、早期老化の症状、悪性腫瘍の発生率の増加などがあります。
まず最初に、古典的なゲノム疾患、つまり DNA 修復疾患の例を見てみましょう。
光感受性の増加とDNA切除修復の障害に関連する単一遺伝子疾患
このクラスの最も有名な病気は PC です。 人口におけるその頻度は1:40〜250,000人です。 パソコンは 初めての病気人間における DNA 修復について説明されています。 これは不均一です。A、B、C、D、E、F、G の 7 つの相補グループがあります。特に、
グループAは日本に蔓延しており、PC患者全体の約20%を占めており、複製後修復システム(ChRta1)の欠陥と関連している。 相補グループ B と C はヨーロッパ諸国で一般的であり、グループ D、E、F、G は世界の他の国々で一般的です。
グループ A の PC 遺伝子は、遺伝子座 9q34.1 に局在します。 その産物は、2 つのジンクフィンガー モチーフを持つ DNA 結合タンパク質です (第 8 章を参照)。
グループ B PC 遺伝子は 2q21 遺伝子座にマッピングされており、そのタンパク質産物は TFIIH 転写因子の一部であるヘリカーゼです (上記を参照)。
グループ C PC 遺伝子は染色体 3 にマッピングされ、p125 タンパク質をコードします。 このタンパク質の機能は完全には解明されていませんが、p58 タンパク質とともに修復活性の回復に関与していることが知られています。
グループ D PC 遺伝子は 19q13.2-q13.3 遺伝子座にマッピングされており、そのタンパク質産物 (グループ B PC 遺伝子の産物と同様) はヘリカーゼ活性によって特徴付けられます。 両方の遺伝子産物は、同じ TFIIH 因子の 2 つのサブユニットであると考えられています。
グループ F PC 遺伝子は 16p13.13 遺伝子座にマッピングされており、DNA を 5 インチ側から切断するエンドヌクレアーゼを生成します。
G グループの PC 遺伝子は 13q33 遺伝子座にマッピングされており、エンドヌクレアーゼも生成しますが、反対側の 3 インチ側から DNA を切断します。
この病気の主な症状紫外線の作用に対する高い感受性、皮膚の色素沈着、乾燥、潰瘍形成および瘢痕化です。 患者は皮膚や粘膜のがん（黒色腫、癌腫）を発症します。
2 番目または 3 番目のケースごとに、神経症状が発現します (ニューロンの早期アポトーシス死に関連します)。
近年、PC相補グループの7つのうち3つ（グループB、D、G）が、切除部位のエンドヌクレアーゼの欠陥によって引き起こされる別のDNA修復疾患であるコケイン症候群（CS）の遺伝子コピーとして現れる可能性があることが確立されました。修理システム。
このような場合、PC患者は紫外線に対する感受性の増加など、MCと共通の臨床症状を示す可能性があります。 したがって、そのような患者の診断は、PKV/SK、PKD/SK、PKG/SK と指定されます。
同時にSKは 第二の病気(PC後)、切除修復疾患として説明されます。 この症候群は、小人症（成長ホルモンのレベルが正常）、頭蓋骨の石灰化、視神経の萎縮、難聴、老化の促進によって現れます。 この症候群では、A と B の 2 つの相補グループが特定されています。グループ A の CK 遺伝子は 5p12-p14 遺伝子座に局在しており、TFIIH 転写複合体の一部であるタンパク質をコードしています (上記を参照)。 CK グループ B 遺伝子は 10q11.2 遺伝子座に局在しており、大腸菌の転写と修復を制御する因子と共通のヌクレオチド配列を持つタンパク質をコードしており、ヒトでは明らかに停止領域に切除修復タンパク質を動員します。転写。
第三の病気 DNA修復はトリコットノジストロフィー（TCD）です。 この病気では、患者の約半数に紫外線に対する過敏症が現れます。
この病気は毛髪の脆弱性の増加を伴い、これはシステインが欠乏している毛髪中の硫黄含有タンパク質の濃度の減少に関連しています。
主な症状複合体へ歯と皮膚の発育異常、魚鱗癬、性的発達の遅れ、身体的および精神的遅滞、皮膚がんの素因が含まれます。
多くの場合、TCD の DNA 修復欠陥は、グループ B を除くすべての PC 相補グループで認められる修復欠陥に対応することが確立されました。
この対応関係はグループ D の PC 遺伝子に特に共通しています。この点で、PC D 遺伝子は多機能であり、そのタンパク質産物は RNA ポリメラーゼ P に依存して切除修復と転写に関与していると考えられました。 TCD 患者の転写因子 TFIIH のサブユニットが 2 つではなく 4 つであること。
4つ目の病気光過敏症の増加と DNA 修復の障害に関連するものは、ブルーム症候群 (BS) です。
SB 遺伝子、または BLM 遺伝子 (ブルーム変異) は、fes プロトンコジーンの隣の 15q26 遺伝子座にマッピングされます。 この遺伝子は DNA 依存性 ATPase 活性と DNA 依存性ヘリカーゼ活性を有しており、前者は体細胞の染色体の安定性の維持に関与し、後者は DNA 修復に重要な役割を果たしていると考えられています。
SBの症状:出生前および出生後の比例的な成長遅延、皮膚の色素沈着過剰または色素沈着低下、皮膚の発赤
蝶の形をした顔、腫瘍の素因、高レベルの自然発生的染色体異常およびSCO。
切除修復が完全に欠如した二本鎖 DNA 切断に関連する単一遺伝子疾患
切除修復機構が完全に欠如した二本鎖 DNA 切断に関連する疾患の唯一の例は、AT (ルイ・バー症候群) です。
この病気は 1:40 ～ 100,000 人の頻度で発生し、小脳失調症、毛細血管拡張症、免疫不全、高い染色体脆弱性、悪性腫瘍の素因を特徴とします (第 5 章を参照)。
過去 30 年にわたり、この病気の多くの遺伝的特徴が研究されてきました。 AT 患者の染色体はテロメアがほぼ 3 倍短くなっていることが判明しました。染色体は電離放射線や化学放射性模倣物質の作用に非常に敏感であり、これは染色体異常の発生率の増加として現れています。鎖切断）と、放射線耐性DNA合成を特徴とする体細胞の生存率の低下です。これは、通常、細胞分裂期での有糸分裂周期の遅延（停止）の原因となるp53タンパク質の合成が存在しないことで現れます。 G 1 -S および G 2 -M 段階。DNA 損傷の修復に必要です。 言い換えれば、AT患者の細胞には切除修復機構を使って正常なDNA構造を復元する「時間がないだけ」ということだ。 したがって、複製後修復機構を使用して、そのような細胞における二本鎖 DNA 切断を除去します。
光過敏症や二本鎖DNA切断とは関係のない切除修復障害を伴う単一遺伝子疾患
光過敏症や二本鎖 DNA 切断に関係のない切除修復障害を伴う疾患には、ファンコニ貧血 (FA)、ハッチンソン・ギルフォード症候群、ウェルナー早老症症候群などがあります。
ファンコニ貧血
AF は、骨髄の造血芽の先天性欠損、皮膚の色素沈着障害、毛細血管拡張症、双極性障害および黒色腫を伴う家族性低または再生不良性貧血です。
(第 23 章を参照)、骨髄性白血病およびその他の症状の素因。
FA は、9q22.3 遺伝子座にマッピングされたグループ A および C 遺伝子を含む 8 つの相補グループ (A、B、C、D、E、F、G、H) を持つ不均一な疾患ですが、それらのタンパク質産物はまだ解明されていません。十分に勉強してください。 FA患者におけるDNA光感受性の増加がないことに関するデータには矛盾があることに注意すべきであるが、そのようなデータは以前に得られていた(Higurashi M., Cohen P.E., 1975)。
早老症ハッチンソン・ギルフォード
PCPはまれな病気です（発症率は100万人に1人）。 患者の平均余命は通常 15 年を超えません。 病気の遺伝子は局在化していません。
主な症状:低身長、顔の「鳥の横顔」、顔の部分に対する頭蓋骨の大脳部分の優位、頭皮と額の静脈網、乾燥した皮膚、眉毛とまつげの欠如、しばしば完全な脱毛症、数の欠陥歯の形状、皮下脂肪の完全な欠如、身体的、精神運動的、精神的発達の遅れ。 尿中にはヒアルロン酸が多く含まれています。 患者は通常、不妊症です。
早期死亡の原因：全身性アテローム性動脈硬化症および線維症を伴う心筋梗塞、脳組織および実質器官の脂肪変性。
PRCH 患者の細胞には、化合物によって引き起こされる DNA-タンパク質架橋結合の修復の欠陥が確立されています。 ヘイフリック数と先天性テロメア短縮との関係が大幅に減少しました。
KS (上記参照) との類推により、小児早老症 (CP) では常染色体劣性遺伝が想定されていますが、テロメア短縮を引き起こす新たに出現した常染色体優性変異の可能性もあります。
ウェルナー症候群
ウェルナー症候群 (WS) または成人早老症は、思春期以降にのみ現れる早期老化を特徴としています。 患者は早期に白髪になり、ハゲになります（最長20年）。
疾患遺伝子 (WRN 遺伝子) は 8p12-p21 遺伝子座に局在し、ヘリカーゼ酵素を生成しますが、主要な TFIIN 転写複合体の一部ではありません。 この特徴が、ヘリカーゼ活性が転写関連修復に直接関係するグループBおよびDのPCおよびグループBのSCとSVを区別する。
主な症状:「皮膚の老化」（色素沈着過剰、角質増殖、しわ、乾燥、毛細血管拡張症）、声の鈍さ、老化に特有の内臓の変化（心臓や血管のアテローム性動脈硬化、白内障、骨粗鬆症、糖尿病、良性または悪性腫瘍）、尿中にはヒアルロン酸が多く含まれています。 ヘイフリック数は、分裂の数だけでなく、細胞周期の持続時間においても大幅に制限されています（通常の 3 ～ 5 倍低い）。 PRCG の場合とは異なり、SV では患者の染色体のテロメアは短くなりません。
修復障害に関連する腫瘍性疾患
13 番染色体 (13q14、第 17 章と第 25 章を参照) の欠失によって引き起こされる網膜芽細胞腫の記述以来、遺伝性の癌における遺伝子変異の役割に関する集中的な研究が始まりました。 多くの形態の癌において、遺伝子変異は、（小さな欠失または挿入による）複製エラーとして生じるミスマッチの修復を損なうことが示されている。 このような変異は、ミスマッチ修復の欠陥を引き起こす大腸菌の mutS 遺伝子の変異に似ています。
ヒトでは、MSN2 遺伝子の 1 コピーの変異が、家族性非ポリポーシス結腸癌 (HNPCC) および子宮内膜癌の発症と深く関連しています。 これらの疾患では、遺伝子の 2 番目のコピーが腫瘍細胞に存在せず、非常に高い頻度でマイクロサテライト リピートが観察される (正常の 100 倍) ことも証明されています。 さらに、BRC1 および BRC2 遺伝子に関連する乳がんの形態、4 つの遺伝子 (PS1 ～ PS4) およびプリオンタンパク質遺伝子に関連するアルツハイマー病の形態、および多数の単遺伝子性疾患および多遺伝子性疾患の遺伝子コピーの他の例ヒトでは腫瘍に関連することが確認されています（第 17 章および第 25 章を参照）。
細胞や生物の主な特徴をその一生を通して、また何世代にもわたって維持するには、遺伝物質が外部の影響に耐性があるか、遺伝物質に生じる変化を修正するメカニズムがなければなりません。 生きた自然では両方の要素が利用されます。 3番目の要素は、複製中に母親のDNAのヌクレオチド配列をコピーする精度です。
米。 3. 13. DNA複製プロセスに関与するタンパク質
DNA ヘリカーゼは DNA 二重らせんをほどき、そのポリヌクレオチド鎖を分離します。 不安定化タンパク質は DNA 鎖の一部をまっすぐにします。 DNA トポイソメラーゼは、DNA のポリカーボネート鎖の 1 つにおけるホスホジエステル結合を切断し、らせんの巻き戻りと複製フォークの鎖の分岐によって引き起こされる張力を緩和します。 RNA プライマーゼは、娘鎖および各岡崎フラグメントの RNA プライマーを合成します。 DNAポリメラーゼは、リーディング鎖の合成とラギング鎖の岡崎フラグメントの合成を連続的に実行します。 RNA プライマーを除去した後、DNA リガーゼが岡崎フラグメントを縫い合わせる
反応性の観点から見ると、DNA 分子は化学的に不活性な物質のカテゴリーに属します。 DNAだけでなくRNA（一部のウイルス）も遺伝物質の役割を果たすことが知られています。 DNA が選択されるのは、RNA と比較して DNA の反応性が低いためであると考えられています。
上述の複製機構は、DNA 構造を非常に高い精度で再現することが特徴です。 DNA が 2 倍になると、平均 1 × 10 -6 の相補的塩基対の頻度でエラーが発生します。
高い複製精度を維持する上で、重要な役割は主に酵素 DNA ポリメラーゼに属します。 この酵素は、核液中に存在するヌクレオシド三リン酸（ATP、TTP、GTP、CTP）の中から必要なヌクレオチドを選択し、鋳型DNA鎖に正確に結合させ、成長中の娘鎖に組み込みます（図3.10参照）。 この段階での不正確なヌクレオチドが含まれる頻度は 1×10 -5 塩基対です。
DNA ポリメラーゼの動作におけるこのようなエラーは、親鎖の塩基と「不正な」対を形成する窒素含有塩基の変化した形態の出現に関連しています。 たとえば、グアニンの代わりに変化したシトシンがアデニンに水素結合します。 その結果、成長する DNA 鎖に誤ったヌクレオチドが含まれてしまいます。 このような塩基の修飾型が通常の塩基に急速に移行すると、その塩基とマトリックスとの結合が破壊され、成長する DNA 鎖の不対の 3"-OH 末端が現れます。この状況では、 自己修正メカニズム DNA ポリメラーゼ (またはそれに密接に関連する酵素、編集エンドヌクレアーゼ) によって実行されます。 自己修正は、DNA 鎖に誤って含まれ、テンプレートと対になっていないヌクレオチドの切断で構成されます (図 3.14)。 自己修正の結果、エラー率は 10 分の 1 (10 -5 から 10 -6 へ) 減少します。
自己修正の有効性にもかかわらず、DNA 複製後の複製中にエラーが検出されます。 これは、周囲の基質中の 4 つのヌクレオシド三リン酸の濃度が乱れた場合に特によく観察されます。 変化の重要な部分は、プリン塩基 - アデニンとグアニン (アプリン化) - の喪失、またはウラシルに変換されるシトシンの脱アミノ化に関連する自然発生的なプロセスの結果として、DNA 分子でも起こります。 最近の変更の頻度は、1 ゲノムあたり 1 日あたり 100 件に達します。
DNA に含まれる塩基は、正常な対合を破壊する反応性化合物や、DNA 内の 2 つの隣接するチミン残基間に共有結合 (チミン二量体) の形成を引き起こす紫外線によって変化する可能性があります。 次の複製サイクルにおけるこれらの変化は、娘 DNA の塩基対の喪失、または一部の塩基対の他の塩基対の置換につながるはずです。 これらの変化は確かに DNA 複製の各サイクルに伴いますが、その頻度は本来よりもはるかに低いです。 これは、この種の変化のほとんどがメカニズムの作用により排除されるという事実によって説明されます。 賠償元の DNA ヌクレオチド配列の（分子復元）。
修復メカニズムは、DNA 分子内の 2 つの相補鎖の存在に基づいています。 そのうちの1つのヌクレオチド配列の歪みは、特定の酵素によって検出されます。 次に、対応するセクションが削除され、2 番目の相補 DNA 鎖上に合成された新しいセクションと置き換えられます。 このような賠償を「賠償」といいます。 切除、それらの。 「切断」を使用します（図3.15）。 これは次のレプリケーション サイクルの前に実行されるため、次のレプリケーション サイクルとも呼ばれます。 複製前.
米。 3.14。 DNA合成中の補正プロセスのスキーム:
私- アデニンと「違法に」対になる、変化した（互変異性）形態のシトエインを有するヌクレオチドが DNA 鎖に含まれること。 Ⅱ- シトシンが通常の形態に急速に移行すると、アデニンとの結合が破壊されます。 合成された鎖の対になっていない 3"-OH 末端は、DNA ポリメラーゼの作用によるさらなる伸長を妨げます。 Ⅲ - DNA ポリメラーゼは不正なヌクレオチドを除去し、テンプレートとペアになって再出現させます。 3 "- ああ、終わり。 Ⅳ- DNA ポリメラーゼは 3"-OH 末端で鎖を延長し続けます。
元の DNA 構造を復元するには、多くの酵素の関与が必要です。 修復メカニズムを引き起こす重要な点は、DNA 構造内のエラーの検出です。 多くの場合、このようなエラーは、レプリケーション プロセス中に新しく合成されたチェーンで発生します。 修復酵素はこの特定の鎖を検出する必要があります。 多くの生物種では、新しく合成された DNA 鎖は、窒素含有塩基のメチル化の程度が母親の DNA 鎖とは異なり、合成より遅れています。 この場合、非メチル化鎖は修復を受けます。 DNA 鎖の切断は修復酵素によっても認識されます。 DNA合成が連続的に起こらない高等生物では、別々のレプリコンが存在し、新たに合成されたDNA鎖には切断があり、それを認識することが可能になります。
DNA 鎖の 1 つのプリン塩基が失われた場合に DNA 構造を復元するには、鎖の損傷部位でリン酸エステル結合を切断する酵素エンドヌクレアーゼを使用して欠陥を検出する必要があります。 次に、いくつかの隣接するヌクレオチドを含む変化した部分がエキソヌクレアーゼ酵素によって除去され、その代わりに相補鎖の塩基の順序に従って正しいヌクレオチド配列が形成されます (図 3.15)。
米。 3.15。 切除、複製前 DNA 修復のスキーム
DNA 鎖の塩基の 1 つが変化すると、約 20 種類の DNA グリコシラーゼ酵素が元の構造の復元に関与し、塩基の脱アミノ化、アルキル化、その他の構造変化によって引き起こされる損傷を特異的に認識します。 このような修飾された塩基は除去されます。 プリンの喪失と同様に、塩基のない領域が現れて修復されます。 正常な構造が復元されない場合、たとえば窒素含有塩基の脱アミノ化の場合、相補的塩基の一部のペアが他の塩基に置き換えられます。C-G ペアは T-A ペアなどに置き換えられる可能性があります。 (セクション3.4.2.3を参照)。
紫外線の影響下でポリヌクレオチド鎖内にチミン二量体（T-T）が形成されるには、個々の変化した塩基を認識するのではなく、DNA構造に対するより広範な損傷を認識する酵素の関与が必要です。 この場合の修復プロセスは、二量体を含む領域の除去と、相補的な DNA 鎖上での合成による正常なヌクレオチド配列の復元にも関連します。
切除修復システムが一方の DNA 鎖に生じた変化を修正しない場合、複製中にこの変化は固定され、両方の DNA 鎖の特性になります。 これにより、1 対の相補的ヌクレオチドが別のヌクレオチドで置換されたり、変更された部分に対して新しく合成された鎖に切れ目 (ギャップ) が現れたりします。 正常な DNA 構造の復元は複製後にも起こる可能性があります。
レプリケーション後の修復新たに形成された 2 つの DNA 二重らせん間の組換え (断片の交換) によって行われます。 このような複製後修復の例は、可視光の影響下でチミン二量体 (T-T) が自然に除去されずに発生した場合の正常な DNA 構造の復元です ( 軽い賠償)、または複製前の切除修復中。
隣接するチミン残基間に共有結合が生じると、それらは相補的ヌクレオチドに結合できなくなります。 その結果、新たに合成された DNA 鎖に切れ目 (ギャップ) が生じ、修復酵素によって認識されます。 娘 DNA の 1 つの新しいポリヌクレオチド鎖の完全性の回復は、別の娘 DNA の対応する正常な親鎖との組換えによって行われます。 次に、母鎖に形成されたギャップは、それに相補的なポリヌクレオチド鎖の合成によって埋められます (図 3.16)。 2つの娘DNA分子の鎖間の組換えによって行われるこのような複製後修復の現れは、姉妹染色分体間でよく観察される物質の交換と考えることができます(図3.17)。
米。 3.16 複製後の DNA 修復のスキーム:
私- DNA 鎖の 1 つにチミン二量体の出現。
Ⅱ- 複製後の母分子の変化した部分に対して、新たに合成された鎖に「ギャップ」が形成される（矢印は、その後、2番目の娘DNA分子の対応する鎖からの部分で「ギャップ」が埋められることを示す）。
Ⅲ- 組換えによる上位分子の娘鎖の完全性の回復、および相補鎖での合成による下位分子の娘鎖の完全性の回復
米。 3.17。 染色分体交換 (矢印で示す)
複製前および複製後の修復中に、DNA 構造の損傷のほとんどが修復されます。 しかし、細胞の遺伝物質に過度の損傷が発生し、その一部が除去されない場合、誘導（刺激）修復酵素のシステム（SOS システム）が活性化されます。 これらの酵素はギャップを埋め、相補性の原理を厳密に観察することなく、合成されたポリヌクレオチド鎖の完全性を回復します。 このため、修復プロセス自体が DNA 構造の永続的な変化 (突然変異) の原因となる場合があります。 この反応は SOS システムにも当てはまります。
細胞内で修復が行われているにもかかわらず、DNA 構造への損傷の量が多いままである場合、細胞内の DNA 複製プロセスがブロックされます。 このような細胞は分裂しません。これは、結果として生じる変化を子孫に受け継がないことを意味します。
DNA 損傷によって引き起こされる細胞周期の停止は、変化した遺伝物質の分子修復の不可能性と相まって、p53 遺伝子によって合成が制御されているタンパク質の関与により、自己破壊プロセス (アポトーシス) の活性化を引き起こす可能性があります。 ) 欠陥のある細胞を体外に除去します。
したがって、さまざまな修復酵素の広範なセットが継続的に DNA を「検査」し、DNA から損傷領域を除去し、遺伝物質の安定性を維持するのに役立ちます。 複製酵素 (DNA ポリメラーゼおよび編集エンドヌクレアーゼ) と修復酵素の組み合わせ作用により、DNA 分子のエラーの頻度がかなり低くなり、ゲノムあたり 1 × 10 -9 対の改変ヌクレオチドのレベルに維持されます。 ヒトゲノムのサイズが 3 × 10 9 ヌクレオチド対である場合、これは複製ゲノムごとに約 3 つのエラーが発生することを意味します。 同時に、このレベルでも、地球上に生命が存在する間に遺伝子突然変異という形で重大な遺伝的多様性を形成するには十分です。
他人のペア。 これらの変化は確かに DNA 複製の各サイクルに伴いますが、その頻度は本来よりもはるかに低いです。 これは、この種の変化のほとんどは、元の DNA ヌクレオチド配列の修復機構 (分子修復) の作用により消失するという事実によって説明されます。
修復メカニズムは、DNA 分子内の 2 つの相補鎖の存在に基づいています。 そのうちの1つのヌクレオチド配列の歪みは、特定の酵素によって検出されます。 次に、対応するセクションが削除され、2 番目の相補 DNA 鎖上に合成された新しいセクションと置き換えられます。 このタイプの修復は切除修復と呼ばれます。 「切断」を使用します（図3.15）。 これは次のレプリケーション サイクルの前に実行されるため、次のレプリケーション サイクルとも呼ばれます。
複製前。
米。 3.14。 DNA合成中の修正プロセスのスキーム： I - アデニンと「違法に」対になる、変化した（互変異性）形態のシトエインを有するヌクレオチドがDNA鎖に含まれる。 II - クイックトランジション
シトシンが通常の形になると、アデニンとの結合が破壊されます。 合成された鎖の対になっていない 3"-OH 末端は、DNA ポリメラーゼの作用によるさらなる伸長を防ぎます。III - DNA ポリメラーゼは不正なヌクレオチドを除去し、その結果、マトリックスと対になった 3"-OH 末端が再び現れます。 IV - DNA ポリメラーゼは 3"-OH 末端で鎖伸長を継続します
元の DNA 構造を復元するには、多くの酵素の関与が必要です。 修復メカニズムを引き起こす重要な点は、DNA 構造内のエラーの検出です。 多くの場合、このようなエラーは、レプリケーション プロセス中に新しく合成されたチェーンで発生します。 修復酵素はこの特定の鎖を検出する必要があります。 多くの生物種では、新しく合成された DNA 鎖は、窒素含有塩基のメチル化の程度が母親の DNA 鎖とは異なり、合成より遅れています。 この場合、非メチル化鎖は修復を受けます。 DNA 鎖の切断は修復酵素によっても認識されます。 DNA合成が連続的に起こらない高等生物では、別々のレプリコンが存在し、新たに合成されたDNA鎖には切断があり、それを認識することが可能になります。
DNA 鎖の 1 つのプリン塩基が失われた場合に DNA 構造を復元するには、鎖の損傷部位でリン酸エステル結合を切断する酵素エンドヌクレアーゼを使用して欠陥を検出する必要があります。 次に、いくつかの隣接するヌクレオチドを含む変化した部分がエキソヌクレアーゼ酵素によって除去され、その代わりに相補鎖の塩基の順序に従って正しいヌクレオチド配列が形成されます (図 3.15)。
米。 3.15。 切除スキーム、複製前 DNA 修復 元の DNA 鎖の復元時に DNA 鎖の塩基の 1 つが変更された場合
約 20 種類の DNA グリコシラーゼ酵素が関与し、塩基の脱アミノ化、アルキル化、その他の構造変換によって引き起こされる損傷を特異的に認識します。 このような修飾された塩基は除去されます。 プリンの喪失と同様に、塩基のない領域が現れて修復されます。 正常な構造が復元されない場合、たとえば窒素含有塩基の脱アミノ化の場合、相補的塩基の一部のペアが他の塩基に置き換えられます。C-G ペアは T-A ペアなどに置き換えられる可能性があります。 (セクション3.4.2.3を参照)。
紫外線の影響下でポリヌクレオチド鎖内にチミン二量体（T-T）が形成されるには、個々の変化した塩基を認識するのではなく、DNA構造に対するより広範な損傷を認識する酵素の関与が必要です。 この場合の修復プロセスは、二量体を含む領域の除去と、相補的な DNA 鎖上での合成による正常なヌクレオチド配列の復元にも関連します。
切除修復システムが 1 本の DNA 鎖に生じた変化を修正できない場合、複製中に固定が発生します。
この変化は両方の DNA 鎖の特性となります。 これにより、1 対の相補的ヌクレオチドが別のヌクレオチドで置換されたり、変更された部分に対して新しく合成された鎖に切れ目 (ギャップ) が現れたりします。 正常な DNA 構造の復元は複製後にも起こる可能性があります。
レプリケーション後の修復新たに形成された 2 つの DNA 二重らせん間の組換え (断片の交換) によって行われます。 このような複製後修復の例は、可視光の影響下でチミン二量体 (T-T) が自然に除去されずに発生した場合の正常な DNA 構造の復元です ( 軽い賠償)、または複製前の切除修復中。
隣接するチミン残基間に共有結合が生じると、それらは相補的ヌクレオチドに結合できなくなります。 その結果、新たに合成された DNA 鎖に切れ目 (ギャップ) が生じ、修復酵素によって認識されます。 娘 DNA の 1 つの新しいポリヌクレオチド鎖の完全性の回復は、別の娘 DNA の対応する正常な親鎖との組換えによって行われます。 次に、母鎖に形成されたギャップは、それに相補的なポリヌクレオチド鎖の合成によって埋められます (図 3.16)。 2つの娘DNA分子の鎖間の組換えによって行われるこのような複製後修復の現れは、姉妹染色分体間でよく観察される物質の交換と考えることができます(図3.17)。
米。 3.16 複製後の DNA 修復のスキーム: I - DNA 鎖の 1 つにおけるチミン二量体の出現。
II - 複製後の母分子の変化した部分に対して、新たに合成された鎖に「ギャップ」が形成される（矢印は、その後、2番目の娘DNA分子の対応する鎖からの部分で「ギャップ」が満たされることを示す）。
III - 組換えによる上位分子の娘鎖の完全性の回復、および相補鎖での合成による下位分子の娘鎖の完全性の回復
米。 3.17。 染色分体交換 (矢印で示す)
複製前および複製後の修復中に、DNA 構造の損傷のほとんどが修復されます。 しかし、細胞の遺伝物質に過度の損傷が発生し、その一部が除去されない場合、誘導（刺激）修復酵素のシステム（SOS システム）が活性化されます。 これらの酵素はギャップを埋め、相補性の原理を厳密に観察することなく、合成されたポリヌクレオチド鎖の完全性を回復します。 このため、修復プロセス自体が DNA 構造の永続的な変化 (突然変異) の原因となる場合があります。 この反応は SOS システムにも当てはまります。
細胞内で修復が行われているにもかかわらず、DNA 構造への損傷の量が多いままである場合、細胞内の DNA 複製プロセスがブロックされます。 このような細胞は分裂しません。これは、結果として生じる変化を子孫に受け継がないことを意味します。
DNA 損傷によって引き起こされる細胞周期の停止は、変化した遺伝物質の分子修復の不可能性と相まって、p53 遺伝子によって合成が制御されているタンパク質の関与により、自己破壊プロセス (アポトーシス) の活性化を引き起こす可能性があります。 ) 欠陥のある細胞を体外に除去します。
したがって、さまざまな修復酵素の広範なセットが継続的に DNA を「検査」し、DNA から損傷領域を除去し、遺伝物質の安定性を維持するのに役立ちます。 複製酵素 (DNA ポリメラーゼおよび編集エンドヌクレアーゼ) と修復酵素の組み合わせ作用により、DNA 分子のエラーの頻度がかなり低くなり、ゲノムあたり 1 × 10-9 対の変化したヌクレオチドのレベルに維持されます。 ヒトゲノムのサイズが 3 × 109 ヌクレオチド対であるとすると、これは複製ゲノムあたり約 3 つのエラーを意味します。 同時に、このレベルでも、地球上に生命が存在する間に遺伝子突然変異という形で重大な遺伝的多様性を形成するには十分です。
3.4.2.3. DNA ヌクレオチド配列の変化。 遺伝子変異
遺伝子の化学構造の修正されていない変化は、連続する複製サイクルで再現され、形質の新しい変異体の形で子孫に現れます。 遺伝子の突然変異。
遺伝子を構成する DNA の構造の変化は 3 つのグループに分類できます。 最初のグループの突然変異は、一部の塩基を他の塩基に置き換えることから構成されます。 それらは自然発生的に起こる遺伝子変化の約 20% を占めます。 2 番目のグループの突然変異は、遺伝子内のヌクレオチド対の数が変化するときに生じる読み取りフレームのシフトによって引き起こされます。 最後に、3 番目のグループは、遺伝子内のヌクレオチド配列の順序の変化 (逆転) に関連する突然変異によって表されます。
窒素含有塩基の置換の種類別の変異。 これらの突然変異は、さまざまな特定の理由で発生します。 それらの 1 つは、偶然または特定の化学物質の影響下で発生する、DNA らせんに既に含まれている塩基の構造の変化である可能性があります。 このように変化した塩基が修復酵素によって検出されないままであれば、次の複製サイクル中に別のヌクレオチドをそれ自体に結合させることができます。 一例はシトシンの脱アミノ化であり、これは自然に、または亜硝酸の影響下でウラシルに変換されます (図 3.18)。 酵素によって認識されない、結果として生じるウラシルDNAグリコシラーゼ、複製中にアデニンに結合し、その後チミジルヌクレオチドが結合します。 その結果、カップルは、 C-G DNA 内でペアに置き換えられます T-A (図 3.19、I) ）。 メチル化シトシンを脱アミノ化すると、それがチミンに変換されます (図 3.18 を参照)。 チミジル ヌクレオチドは DNA の天然成分ですが、修復酵素によって変化として検出されず、次の複製中にアデニル ヌクレオチドが付加されます。 その結果、ペアの代わりに、 C-G ペアは DNA 分子にも現れます T-A (図 3.19、II)。
米。 3.18。 シトシンの自発的脱アミノ化
塩基置換の別の理由は、化学的に変化した塩基またはその類似体を運ぶヌクレオチドが、合成された DNA 鎖に誤って含まれることである可能性があります。 このエラーが複製酵素や修復酵素によって検出されないままであると、変化した塩基が複製プロセスに組み込まれ、多くの場合、ある対が別の対に置き換わります。 この例としては、複製中に母鎖のアデニンにチミジル ヌクレオチドと同様の 5-ブロモウラシル (5-BU) を含むヌクレオチドが付加されることが挙げられます。 その後の複製中に、5-BU はアデニンではなくグアニンに結合しやすくなります。 グアニンは、さらなる複製中にシトシンと相補的なペアを形成します。 その結果、DNA 分子内の A-T ペアは G-C ペアに置き換えられます (図 3.20)。
米。 3. 19. 塩基置換のタイプ別の変異 (DNA 鎖内の窒素含有塩基の脱アミノ化):
I - シトシンのウラシルへの変換、C-G ペアの T-A ペアへの置換。
II - メチルシトシンのチミンへの変換、C-G ペアの T-A ペアへの置換
上記の例から、塩基置換などの DNA 分子の構造の変化は、最初は 1 本のポリヌクレオチド鎖で、複製プロセスの前または最中に起こることが明らかです。 このような変化が修復中に修正されない場合、その後の複製中に両方の DNA 鎖の特性となります。
米。 3.20。 塩基置換変異
(DNA複製中の窒素含有塩基類似体の取り込み)
1 対の相補的ヌクレオチドを別の対で置換すると、ペプチド鎖のアミノ酸配列をコードする DNA ヌクレオチド配列に新しいトリプレットが形成されます。 新しいトリプレットが前のトリプレットと「同義」である場合、これはペプチドの構造に影響を及ぼさない可能性があります。 同じアミノ酸をコードします。 たとえば、アミノ酸のバリンは、CAA、CAG、CAT、CAC の 4 つのトリプレットによって暗号化されます。 これらのトリプレットのいずれかの 3 番目の塩基を置換しても、その意味 (遺伝暗号の縮退) は変わりません。
で 新たに出現したトリプレットが別のアミノ酸を暗号化すると、ペプチド鎖の構造や対応するタンパク質の性質が変化します。 置換の性質と位置に応じて、タンパク質の特定の特性はさまざまな程度に変化します。 ペプチド内のたった 1 つのアミノ酸の置換がタンパク質の特性に大きな影響を与える場合があり、それがより複雑な特性の変化として現れます。 例としては、次のような場合のヒトのヘモグロビンの性質の変化が挙げられます。鎌状赤血球貧血 (図 3.21)。 このようなヘモグロビン (HbS) (通常の HbA とは異なります) では、p-グロビン鎖の 6 番目の位置で、グルタミン酸がバリンに置き換えられています。 これは、グルタミン酸 (CTT または TTC) をコードするトリプレット内の塩基の 1 つが置換された結果です。 結果は、バリンを暗号化するトリプレット (CAT または TsAT) です。 この場合、ペプチド内の 1 つのアミノ酸が置換されると、ヘモグロビンの一部であるグロビンの特性が大きく変化し (O2 に結合する能力が低下します)、鎌状赤血球貧血の兆候が現れます。
で 場合によっては、ある塩基を別の塩基に置き換えると、次のいずれかの症状が現れることがあります。ナンセンストリプレット (ATT、ATC、ACT)。アミノ酸は暗号化されません。 このような置換の結果、ペプチド鎖の合成が中断されます。 1 つのトリプレットのヌクレオチド置換により、25% のケースで同義のトリプレットが形成されると推定されています。 2〜3では意味のないトリプレット、70〜75％では真の遺伝子変異が発生します。
したがって、塩基置換突然変異は、既存の DNA 二重らせんの一方の鎖の塩基構造の自発的変化の結果として、または新しく合成された鎖の複製中に発生する可能性があります。 これらの変更が修復プロセス中に修正されない場合 (または逆に修復中に発生した場合)、変更は両方のチェーンで修正され、後続のレプリケーション サイクルで再現されます。 したがって、このような突然変異の重要な原因は、複製および修復プロセスの破壊です。
フレームシフトの突然変異。 このタイプの突然変異は、自然突然変異のかなりの部分を占めます。 これらは、DNA ヌクレオチド配列への 1 対以上の相補的ヌクレオチドの欠失または挿入の結果として発生します。 研究された変異のほとんどは、
