DNAは一度作れば終わりの紙ではありません。呼吸してエネルギーを作るだけでも酸化が起こり、紫外線を浴びれば塩基同士が変につながる。だから細胞は、傷んだ設計図を読みながら直す係を持っています。DNA不是写好就永远不坏的一张纸。光是呼吸、制造能量,就会发生氧化;照到紫外线,碱基也可能异常连在一起。所以细胞必须一边读这份设计图,一边修补它。
まず小さな傷です。グアニンが酸化されて8-オキソグアニンになるような場合、傷んだ塩基を抜き、穴を埋め、最後につなぐ。この一塩基レベルの修理が塩基除去修復(BER)です。先看小伤。比如鸟嘌呤被氧化成8-oxoG,细胞会把坏掉的碱基挖掉,把洞补上,最后接起来。这种一两个碱基层面的修理,就是碱基切除修复(BER)。
もっと大きく二重らせんをゆがめる傷もあります。紫外線でできるチミン二量体のような傷では、周辺を開き、まとめて切り出して作り直す。ここで出るのがヌクレオチド除去修復(NER)で、ヒトではTFIIHやXPA〜Gが関わります。也有会把双螺旋扭歪的大伤。紫外线造成的胸腺嘧啶二聚体,就需要把周围打开,整段切掉再重做。这就是核苷酸切除修复(NER),在人类里会牵涉TFIIH、XPA-G等因子。
それでも直せない時、細胞はもう一つの同じようなDNAを手本にします。相同な鎖を借りるのが組換え修復。大腸菌ではRecAが有名です。さらに最後の手段として、傷を消さずにとにかく先へ進む損傷乗り越え複製(TLS)があります。如果还是难修,细胞会借另一条相同或相似的DNA当模板。借相同模板来补的叫重组修复,大肠杆菌里RecA很有名。最后实在没办法时,还有一种不先修伤、先硬着头皮复制过去的跨损伤复制(TLS)。
後半は、傷を直す話から『DNAの違いを読む』話へ移ります。長いゲノムには目印がないので、RFLPやSTSで場所を決め、ショットガン法やシーケンサーで断片を読んでつなぎます。ヒトゲノムには反復配列も多く、STRは個人識別にも使われます。后半从“修伤”转到“读差异”。超长的基因组没有天然路标,所以要用RFLP、STS定位,再用shotgun法和测序器把碎片读出来、拼回去。人类基因组里还有大量重复序列,STR甚至能用于个人识别。
最後に、人の違いです。SNPは集団内で高頻度にある1塩基の違いで、突然変異とは頻度も意味も違う。ALDH2の多型、鎌状細胞貧血、血友病、フォン・ヴィレブランド病、21番染色体トリソミーなど、DNAの違いは個人差にも病気にもつながります。最后落到人的差异。SNP是群体中频率较高的单碱基差异,和低频的突变不是一回事。ALDH2多型、镰状细胞贫血、血友病、von Willebrand病、21号染色体三体等,都说明DNA差异既会带来个体差异,也可能关联疾病。
この回の芯は、DNAを『完全な一冊の本』ではなく、傷つき、直され、少しずつ違いを持ち、その違いが生命・病気・社会の見方に関わる地図として見ることです。这一回的核心是:不要把DNA看成一本完美无损的书,而要看成会受伤、会被修、人人略有不同,并且这些差异会影响生命、疾病和社会判断的地图。
DNA修復:試験で見る表の骨 DNA修复:考试表格骨架
| 修復機構 / 机制 | 主な損傷 / 主要损伤 | 損傷部位の修復 / 是否修复损伤部位 | キーワード / 关键词 |
|---|---|---|---|
| 塩基除去修復 BER | 8-oxoG、5-MeCなど塩基の修飾8-oxoG、5-MeC等碱基修饰 | あり有 | DNAグリコシラーゼ、APエンドヌクレアーゼ、DNAリガーゼ |
| ミスマッチ修復 | 複製校正漏れのミスマッチ复制校正遗漏的错配 | あり有 | MutS/MutL/MutH、PCNA |
| ヌクレオチド除去修復 NER | ピリミジン二量体など二重らせんを崩す損傷嘧啶二聚体等扭曲双螺旋的损伤 | あり有 | TFIIH、XPA〜G |
| 光回復(光修復) | ピリミジン二量体嘧啶二聚体 | あり。ただしヒトは持っていない有,但人类没有 | DNAフォトリアーゼ |
| 組換え修復 | ピリミジン二量体、DNA鎖切断嘧啶二聚体、DNA链断裂 | なし无 | RecA、Rad51、相同組換え |
| TLS | ピリミジン二量体、DNA鎖切断嘧啶二聚体、DNA链断裂 | なし无 | DNAポリメラーゼη(=XPV)など、最後の手段 |
ゲノムを読む道具 读取基因组的工具
RFLPは制限酵素で切った断片の長さの違いを使う古典的な目印で、ハンチントン病の原因遺伝子同定にも利用された。STSはDNA上の短い目印で、PDFでは60〜1000 bp、PCRで増幅可能、決まったサイズのDNAが出るものとして整理されている。長いゲノムは断片化し、クローン化またはアダプター付加をして配列を読み、重なりでつなぐ。RFLP利用限制酶切片长度差异,是经典路标,也用于亨廷顿病致病基因定位。STS是DNA上的短路标,PDF整理为60-1000 bp、可PCR扩增且产物大小固定。长基因组要切碎、克隆或加接头、测序后按重叠拼接。
SNP・多型・突然変異 SNP、多型与突变
| 区分 / 区分 | 頻度 / 频率 | 例 / 例子 |
|---|---|---|
| 多型性(polymorphism) | 集団内で高い(>1%)群体内高频(>1%) | ALDH2、色覚多様性、SNP |
| 突然変異(mutation) | 低い低频 | 鎌状細胞貧血、血友病、フォン・ヴィレブランド病 |
| SNPs | PDFでは807塩基対に1塩基対、相同性99.9%PDF中为807 bp约1 bp不同,相同性99.9% | 遺伝的背景解析、疾患関連遺伝子の特定 |
アミノ酸への影響は、サイレント変異、ミスセンス変異、ナンセンス変異、フレームシフト変異に分ける。さらに染色体レベルでは、減数分裂や相同組換えの異常が染色体異常を生み、21番染色体トリソミーのような疾患につながる。对氨基酸的影响可分为沉默突变、错义突变、无义突变、移码突变。染色体层面上,减数分裂和同源重组异常可造成染色体异常,并连接到21号染色体三体等疾病。