ミスマッチ修復とヌクレオチドエクシジョンリペアの違いとは?分かりやすく解説!

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ミスマッチ修復とヌクレオチド切除修復の大きな違いは、ミスマッチ修復(MMR)がDNA複製の際に生じた塩基のミスマッチや小さな挿入・欠失ループの除去を担うのに対し、ヌクレオチド切除修復(NER)は紫外線によって生じた様々なDNA損傷の除去を担う点です。

 さらに、細胞はDNA合成直後にミスマッチ修復を行うが、DNAが損傷を受けるとヌクレオチド除去修復を行う。

ミスマッチ修復とヌクレオチド除去修復は、DNA配列の突然変異などの永久的な変化を防ぐ2つのメカニズムです。

主な対象分野

  1. ミスマッチリペアとは
         – 定義、プロセス、重要性
  2. ヌクレオチド切断修復とは?
         – 定義、プロセス、重要性
  3. ミスマッチ修復とヌクレオチド切断修復の類似点とは?
         – 共通点の概要
  4. ミスマッチ修復とヌクレオチド切断修復の違いとは?
         – 主な違いの比較

この記事の重要な単語

DNA損傷、DNA修復、ミスマッチ修復(MMR)、ヌクレオチド除去修復(NER)、複製エラー

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ミスマッチリペアとは

ミスマッチ修復(MMR)とは、DNA複製の直後に起こるDNA修復機構です。

したがって、この機構の主な目的は、校正では直らないミスペア塩基を除去し、置き換えることである

さらに、DNAポリメラーゼのスリップによって生じる小さな挿入や欠失も検出し、修正する。

Mismatch Repair vs Nucleotide Excision Repair:図1 ミスマッチ修復の仕組み

通常、大腸菌のミスマッチ修復系は、MutS、MutL、MutHの3つのタンパク質で構成されている。

一方、真核生物には、MutSとMutLの相同体しか存在しない。

ヒトでは、MutSの相同ヘテロ2量体であるMSH2-MSH6がミスマッチに結合し、MSH2-MSH6とMSH2-MSH3が挿入/欠失ループに結合することが可能である

そして、新たに合成された鎖は分解され、EXO1の働きによってミスマッチが取り除かれる。

その後、DNAの再合成とライゲーションにより、ミスマッチは解消される。

ヌクレオチドエクシジョンリペアとは

ヌクレオチド除去修復(NER)とは、傷ついたヌクレオチドを除去し、置き換えるDNA修復機構です。

一般に、この機構は、DNAの二重らせんを歪めるようなDNA損傷を検出し、それを修正する。

つまり、タバコの煙に含まれる化学物質のように、DNAに付着したかさ高い化学基のあるヌクレオチドを検出し、修飾する経路です。

さらに、紫外線によるDNA損傷を修復するのが、ヌクレオチド除去修復経路です。

ここでは、紫外線がチミンやシトシンの塩基と隣接するヌクレオチドを反応させる。

しかし、その結果生じた結合が二重らせんを歪めてしまい、DNAの複製にエラーが発生する。

ここで、この結合の代表的なものが、2つのチミン塩基が反応した「チミンダイマー」です。

図2:ヌクレオチドエクスキジョンリペア

さらに、ヌクレオチド除去修復のサブパスには、ゲノム全体の損傷を修復するグローバルゲノム修復(GGR)と、活性遺伝子の転写鎖を特異的に修復する転写結合修復(TCR)の2つが存在する。

しかし、この2つの経路は、最初の認識ステップに異なる因子を用いている。

その後、リクルート転写因子であるTFIIHは、逆極性のヘリカーゼ活性を持つ2つのドメインを持ち、病変部周辺のDNAをほどく。

次に、2番目に結合する転写因子が傷の3′と5′末端を切断する。

そこから24-32ヌクレオチド長の断片が放出される。

最後に、DNAの合成とライゲーションによって修復が完了する。

ミスマッチ修復とヌクレオチド切除修復の類似性

  • ミスマッチ修復とヌクレオチド除去修復は、DNA修復機構の一種です。
  • 主な機能は、DNA配列の突然変異やその他の永久的な変化を防ぐことです。
  • 両者とも酵素によって行われる。

ミスマッチ修復とヌクレオチド切除修復の相違点

定義

ミスマッチ修復(MMR)とは、ミスマッチした塩基対の一方を正常な塩基に変換するDNA修復システムを指し、ヌクレオチド除去修復(NER)とは、哺乳類が紫外線などによって生じたかさ高いDNA損傷を除去するための主な経路を指す。

意義

細胞は、DNA合成直後にミスマッチ修復を行い、DNA損傷の発生とともにヌクレオチド切除修復を行う。

修理の種類

ミスマッチ修復は、プルーフリーディングでは修復されないミスマッチや挿入・欠失ループを、ヌクレオチド除去修復は、紫外線やタバコの煙に含まれる化学物質によって生じたDNA損傷を修復するものです。

による切除

Exonuclease 1はミスマッチ修復機構でミスマッチのDNAを切除し、転写因子XPGとXPF-ERCC1はヌクレオチド切除修復機構で損傷したDNAを切除する。

結論

ミスマッチ修復は、DNA複製の際に組み込まれたミスマッチや挿入・欠失ループを置き換える、DNA修復のメカニズムです。

一般に、これらのミスマッチは校正の際に逃げ出したものです。

一方、ヌクレオチド除去修復は、紫外線によって傷ついたDNAを置き換える、もう一つのDNA修復機構です。

したがって、ミスマッチ修復はDNA複製の直後に行われる。

しかし、ヌクレオチド除去修復機構は、DNAの損傷が発生すると同時に発生する。

どちらの機構も、主な機能はDNAの突然変異などの永久的な変化を防ぐことである

したがって、ミスマッチ修復とヌクレオチド切除修復の主な違いは、修復の種類にある。

リファレンス

  1. Fleck, O. “DNA Repair”. Journal of Cell Science, vol.117, no. 4, 2004, pp.515-517., doi:10.1242/jcs.00952.
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