DNA修復
DNAの損傷はDNAの二重ラセンといった二次構造よりもむしろ一次構造に影響を与えるものが多い。これらは以下のように分類される。
塩基の変化 塩基の酸化(例えば、8-オキソ-7,8-ジヒドログアニンの生成)や 塩基のメチル化(例えば、7-メチルグアニンの生成) 塩基の加水分解(例えば、プリン塩基やピリミジン塩基の脱離) 塩基の不正対合。DNAの複製において、新しく生成されるDNA鎖上に不正な塩基が編みこまれるために生じる。 重複 脱アミノ化(例えば、シトシンからウラシルへ、あるいは、アデニンからヒポキサンチンへの変化) ヌクレオチドの挿入、あるいは欠失 類似塩基の取り込み 紫外線によるチミン二量体の形成
鎖の切断 電離製放射線による切断 核酸の骨格部分に取り込まれた放射性物質の崩壊 酸化的フリーラジカルの生成
架橋 同一鎖上の塩基対同士の架橋 対向する塩基対同士での架橋 蛋白質との架橋(例えばヒストンなど)
Yファミリーに属し、紫外線によって生じる主な損傷であるシクロブタン型ピリミジン二量体を唯一正確にかつ効率良く乗り越えられ、その他の損傷塩基も大概は正確に乗り越えられることから正確なTLSを行うために必須なポリメラーゼだと考えられている。また、体細胞超変異(Somatic Hyper Mutation)に、つまり免疫系に関わっていることがわかっている。
ヒトおよび真核生物においては一般に、DNAは細胞内において核とミトコンドリアの二つの領域に存在する。
核内に存在するDNA(核DNA:nDNA)は、ヒストンと呼ばれるビーズ状の蛋白質に巻き付き、染色体として知られる大規模な団粒構造を形成し、保護された状態で存在している。nDNAにコード化されている遺伝情報を読み出す必要がある場合は、必要となった区間だけが解きほぐされ、読まれ、再び巻きなおされて保護された状態となる。
ミトコンドリア内に存在するDNA(ミトコンドリアDNA:mtDNA)は、ヒストンとの複合体を形成することなく単一あるいは複数のコピーからなる環状DNAとして存在している。ヒストン蛋白質によって与えられる構造的な保護を欠いているため、結果として、mtDNAはnDNAに比べてはるかに損傷を受けやすくなっている。加えて、ミトコンドリアは内部で定常的に生産されているATPのために非常に強い酸化的環境となっており、これも、mtDNAをさらに損傷を受けやすいものにしている。ヒトのmtDNAは13種のタンパク質に関する遺伝情報をもっているが、これらの遺伝情報が破壊され、機能不全を起こしたミトコンドリアはアポトーシスを活性化することがある。
PRRは、酵母を用いた研究で、相同組み換え(HR:Homologues Recombination)により複製を行う経路(Rad51-dependent pathway)とRad6に依存する経路が存在することがわかっており、更に後者は、テンプレートスイッチと呼ばれる無傷の姉妹鎖を使って複製を行う経路と損傷の残っているDNA鎖を鋳型に強行的に複製反応を進める経路(TLS: Translesion Synthesis, 損傷乗り越え複製)があることが明らかになっている。TLS以外の経路では、損傷の無いDNA鎖を鋳型として複製を行うため、本質的に無謬であるが、TLSは損傷DNAを鋳型にして複製を進める性質上、誤謬が生じやすく、それゆえに普段の複製時には機能しないように厳密に制御されている。
Rad6依存的な経路では、無謬性(error-free)の複製が行われるかTLSによる誤りがち(error-prone)な複製が行われるかは、PCNAの翻訳後修飾(Post-replicational modification)によって制御されている。Rad6-Rad18依存的に164番目のリジン残基がモノユビキチン化されるとTLSが行われ、その後Rad5依存的にポリユビキチン化が行われるとテンプレートスイッチによる無謬性複製が行われる。