DNA修復
Bファミリー。Rev3, Rev7のヘテロ二量体であり、比較的プロセッシブ(Processivityとは、DNAから外れずに複製を続ける性能のことである)である。誤って塩基対を形成した末端からヌクレオチド鎖の伸長を行ってしまうことから、変異の固定に関わっている可能性がある。
ポリメラーゼηと色素性乾皮症バリアント群(XPV)
TLSポリメラーゼの中でも、特にポリメラーゼηは詳細な解析が進んでいる。Polηの遺伝子産物は、ヒトにおいては、劣性の遺伝病である色素性乾皮症のバリアント群(XPV;後述)の責任遺伝子産物として同定・単離されている。XP-V患者は、日光過敏症の症状を呈し、日光露光部にメラノーマや基底細胞上皮癌などの皮膚癌を生じる。また、患者由来の細胞は、DNA複製が不完全となり短いDNAが多く検出される。
ほとんどの寿命に関する遺伝子がDNA損傷の頻度に影響を与えている。ある遺伝子が生物の集団における寿命の変化に影響を及ぼすことも知られており、イースト、虫、ハエあるいはネズミなどのモデル生物における研究では、変更により寿命を倍化できる単一の遺伝子が特定されている。例として、線虫 (Caenorhabditis elegans) のage-1遺伝子における変異などが知られている。これらの遺伝子は、DNA修復以外の細胞の機能に関連していることが知られていたが、その影響を及ぼす経路の先で、以下の3つの機能の1つを仲介することが確認された。
DNA修復速度の上昇。
抗酸化能の生産速度を増加。
酸化能生産の速度を減少。
そのため、一般的な様式として、ほとんどの寿命に影響を与える遺伝子は、その影響の下流においてDNA損傷頻度の変更に影響を与えている。
DNA損傷の原因は、以下のように分類することが出来る。
正常な代謝に伴って副生する活性酸素による攻撃といった細胞内に起因するもの。
環境由来のもの。 紫外線照射。 X線、あるいはγ線といった、波長の短い電磁波の照射。 ある種の植物毒素 タバコの煙からの炭化水素など、人造の変異原性物質 癌の化学療法あるいは放射線療法
損傷を受けたDNAの複製により、損傷を受けた側のDNAはこの不正となった塩基の対を"正式に"DNAの中に導入する。この正式に組み込まれた"不正"な塩基対は次の世代の細胞で固定され、変化したDNA配列として永久に保存される。この配列の変化が突然変異の原因である。
紫外線照射などにより高度にDNAが損傷を受けると、これに対応するため、一斉に各種蛋白質の合成を始めることが知られている。この反応をSOS応答 (SOS response) と呼ぶ。大腸菌においては、DNA修復に関わる多くの酵素は、それをコードする遺伝子の上流にSOSボックスなる配列をもち、平時は恒常的に発現しているLexAというリプレッサーがここに結合し、転写が阻害されている。RecAがDNA損傷に応じて生じる一本鎖DNAに結合することで活性化すると、LexAの自己プロテアーゼ活性を亢進し、細胞内のLexAの濃度が減少し、DNA修復酵素が発現する。このようにして合成されたDNA修復酵素により行われるDNA修復をSOS修復と呼ぶ。なお、SOS応答は多くの細胞に認められる反応で、特に大腸菌のものが良く研究されている。
DNAミスマッチ修復遺伝子の異常により、DNA複製エラーが蓄積し、種々の悪性腫瘍を発症する。
また、NER以外のDNA修復機構の異常に起因する遺伝的疾患としては、
Yファミリーに属する。Polηのパラログ。in vitroでの解析により、(6-4)光産物のような嵩高い損傷を低効率ながら乗り越えられることが示唆されている。また、塩基除去修復(BER)に関わっていることが示唆されている。
↑ Masutani et al., The XPV (xeroderma pigmentosum variant) gene encodes human DNA polymerase η, Nature(1999), 399, 700-704
↑ RE Johnson, et al., hRAD30 Mutations in the Variant Form of Xeroderma Pigmentosum, Science(1999), 285, 263-265
↑ AR Lehman, et al.,Xeroderma pigmentosum cells with normal levels of excision repair have a defect in DNA synthesis after UV-irradiation, PNAS(1975), 72-1, 219-223
↑ Kannouche et al., Domain structure, localization, and function of DNA polymerase η, defective in xeroderma pigmentosum variant cells, Genes Dev.
TC-NER(転写に共役したヌクレオチド除去修復)の機能不全が原因であり、CSA、CSBの2つの相補群からなる。紫外線および化学薬品への過敏化、知能や身体の発育不全、早老症などを呈する。XP-B, D, Gと合併する場合もある。