DNA損傷

大分野	影響（生体応答・生物影響・健康影響を含む）
中分野	分子レベルの反応
タイトル	DNA損傷
説明	DNA損傷とは、DNA分子に生じる本来の構造とは異なる化学変化である。生体内のDNAは、複製や転写の過程においても切断や他の分子との結合が頻繁に行われているが、生体反応過程の構造は損傷には含めず、通常のDNA代謝とは異なる過程によって生じたDNAの化学変化を指すのが一般的である。DNA損傷の原因には、好気呼吸に伴う活性酸素、一部は抗がん剤などとしても使用されるDNA修飾薬剤、紫外線、電離放射線などがあげられる。具体例の一つとして、生体内ではミトコンドリアでの好気呼吸（酸化的リン酸化）の結果として活性酸素が生じるが、活性酸素はDNA塩基に酸化（酸化損傷）を引き起こす。代表的な酸化損傷にグアニン（Ｇ）の8位の炭素が酸化された8-オキソグアニン（図1）があり、本来のシトシン（C）と同程度にアデニン（Ａ）と対合する性質を持つ（図2）。そのため、8-オキソグアニンを含むDNAがそのままDNA複製を通過すると、元々のG/C対合からＴ/A対合へ塩基配列が変化することになる。また、太陽紫外線を浴びると皮膚細胞にはピリミジンダイマー（主に隣り合ったチミン塩基同士が共有結合を形成した二量体など）が生じ、そのままではDNAの複製や転写ができなくなる。さらに、DNA分子自体も完全に安定ではないため、自然に塩基の脱落（脱塩基）が起きることが知られている。なお、放射線は分子を電離させる作用を持つため、DNAが放射線に曝露されると直接あるいは間接的な電離を介して多様なDNA損傷が生じる。放射線が生じさせる主なDNA損傷には、生体分子の電離（ラジカル生成）を介した酸化損傷をはじめとする塩基の化学構造変化、タンパク質などとDNA塩基との間に共有結合が形成されるクロスリンク損傷、DNA鎖の切断（一本鎖もしくは二本鎖の切断）があげられる（図3）。このうち、DNA二本鎖切断は、修復がうまくできなければゲノムDNAの大規模な喪失や細胞死につながる可能性が高いことから、最も重篤なDNA損傷とされている。 表にはDNA損傷に分類される化学変化の概要とその主な生成原因をまとめた。
キーワード	塩基配列　8-オキソグアニン　ピリミジンダイマー
図表	表1　DNA損傷の種類、概要とその生成原因 図1　８-オキソグアニン 図2　８-オキソグアニンとシトシンおよびアデニンとの対合［山内、2005］ （a）シトシンとグアニン （b）アデニンと８-オキソグアニン （c）シトシンと８-オキソグアニン 図3　DNA損傷のイメージと放射線で生成される概算値［Nikjoo H. et al. 1999］
参考文献	大西武雄　監修「放射線医科学の事典：放射線および紫外線・電磁波・超音波」、朝倉書店、東京p.86-p89，p.97-p.100（2019） Nikjoo H. et al. Quantitative modelling of DNA damage using Monte Carlo track structure method. Radiat. Environ. Biophys. 38, 31-38,（1999）doi: 10.1007/s004110050135. 山内一弘，8-オキソグアニンに起因する突然変異の抑制機構　MUTYHを中心として．放射線生物研究　40, 428-442（2005）
参照サイト
作成日	2022年12月
更新日