塩基除去修復

塩基除去修復（BER）

塩基除去修復、英語ではBase Excision Repair（略称：BER）として知られるこの機構は、私たち生物の細胞に備わる極めて重要なDNA修復システムのひとつです。その名の通り、DNAを構成する要素である「塩基」に生じた特定の損傷を修正することを主な役割としています。

私たちのDNAは、生命活動の設計図である遺伝情報を保持していますが、この設計図は常に様々な危険に晒されています。細胞の代謝過程で生成される活性酸素種や、環境中に存在する化学物質（アルキル化剤など）、さらにはDNA自身の化学的な不安定性に起因する自発的な加水分解といった要因により、DNAの塩基は日常的に損傷を受けています。このような損傷を受けた塩基が修復されずに放置されると、DNAの複製や転写の際に誤った情報が読み取られたり、あるいはDNAの構造そのものが変化したりする可能性があります。これは最終的に、遺伝情報の恒常性を失わせ、細胞にとって有害な突然変異を引き起こす原因となり得ます。重篤な場合、細胞死を招いたり、あるいはがんをはじめとする様々な疾患の発症リスクを高めたりすることにも繋がります。

塩基除去修復（BER）は、このような個々の塩基に生じた損傷に特異的に対応するために進化してきたメカニズムです。このシステムは、DNA鎖上の損傷した塩基を正確に認識し、それを取り除き、失われた情報をもとに正しい塩基を補充することで、遺伝子の配列が本来の状態に維持されるように機能します。

その修復プロセスは、いくつかの段階を経て進行します。まず、特異的なDNAグリコシラーゼという酵素が、損傷を受けた塩基をDNAの主鎖から切り離します。この際、塩基とDNA骨格をつなぐグリコシド結合が切断されます。損傷塩基が取り除かれた結果、その場所には塩基が存在しない「AP部位」（アプリン/アピリミジン部位、または脱プリン/脱ピリミジン部位とも呼ばれる）が残されます。次に、APエンドヌクレアーゼという別の酵素が、このAP部位の近くにあるDNAの糖リン酸骨格を切断します。これにより、損傷があった場所を含む短い一本鎖のギャップが生まれます。このギャップは、DNAポリメラーゼという酵素によって埋められます。DNAポリメラーゼは、損傷を受けていないもう一方のDNA鎖（鋳型鎖）を参考にしながら、切断された部分に対応する新しいヌクレオチド（塩基、糖、リン酸からなるDNAの構成単位）を正確に合成し、ギャップを埋めていきます。最後に、DNAリガーゼという酵素が、新しく合成されたDNA断片と、既存のDNA鎖の端をしっかりと連結し、DNAの連続性を回復させます。こうして、損傷を受けた塩基は取り除かれ、正しい情報を持った新しい塩基に置き換えられることで、DNAの配列は修復され、遺伝情報は正しく保持されます。

このように、塩基除去修復機構は、比較的頻繁に発生するDNA塩基の損傷に対して、非常に効率的かつ正確に対応するための生体防御システムです。その機能が適切に働くことは、細胞が正常な生命活動を維持し、ゲノムの安定性を保つ上で不可欠であり、私たちの健康を守る上で極めて重要な役割を果たしています。この複雑でありながらも協調的な酵素の働きによって、DNAは日々生じる損傷から守られ、生命の連続性が支えられているのです。

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