DNA修復はスケジュール通りに行われる

DNA 損傷を修復する酵素物質は、日の出と日の入りの前にその機能をより活発に発揮します。

体内時計が人体の機能に重要な役割を果たしていることは周知の事実です。睡眠の質、免疫力、代謝、心臓機能などを決定づけるのは体内時計です。科学者たちはさらに深く「観察」し、基本的な分子メカニズムでさえも日々のリズムの影響を受けていることを知りました。

アジズ・サンカル博士とノースカロライナ大学チャペルヒル校の科学者チームは、概日リズムとDNA修復の間に関連性があることを明らかにしました。サンカル博士は、細胞がDNA損傷を修復する際に起こる分子プロセスの解析により、2015年にノーベル化学賞を受賞した科学者の一人です。

DNAは頻繁に変異を起こします。鎖が切断されたり、遺伝子の塩基が誤った塩基に置き換えられたりします。そのため、修復は質的な修復だけでなく、定期的に行われることが非常に重要です。

科学者たちは、DNAの「修復」は日々の活動に依存していることを発見しました。そこで、DNAと組み合わせるとDNA構造を損傷する白金化合物であるシスプラチンを用いた実験が行われました。

実験用げっ歯類は24時間シスプラチンを投与されました。同時に、専門家たちは、回復システムがゲノムのどの部分をシスプラチンによる損傷から修復するかをモニタリングしました。その結果、2000以上の遺伝子が取得され、それらの遺伝子は日々の異なる時間帯に回復しました。

遺伝子上でRNAコピー合成が行われる瞬間、二本鎖DNAは解け、片方の鎖だけがRNA合成の鋳型となる。このような鎖は、遺伝子の種類に応じて日の出前または日没前にのみ「修復」される。転写されなかったもう一方の鎖は、遺伝子の種類に関わらず日没直前に「修復」される。残りの時間にも修復プロセスは起こるが、その活性ははるかに低い。

おそらく、対応する遺伝子は日々の変化に反応し、時計の指示に従って活性期に入ると考えられます。修復システムの活性化は、「修復」を待つ遺伝子のモードに依存していると考えられます。しかし、この疑問に正確に答えるには、より多くの情報と追加の実験が必要です。

現在、多くの専門家が、得られた情報の最も重要な実用的役割に注目しています。科学者が実験に腫瘍病変の治療レジメンの一部である薬剤を使用したのは、決して偶然ではありません。

シスプラチンは、細胞の成長と分裂能力を失わせるのと同じDNA損傷を引き起こすことで腫瘍細胞を破壊します。しかし同時に、この薬剤は健康な肝臓、腎臓、その他の細胞にもダメージを与えます。科学者たちは、DNA修復システムの日々のリズムに応じてシスプラチンを使用することで、臓器を保護することができるようになるでしょう。

この研究の詳細な情報はPNAS（http://www.pnas.org/content/early/2018/05/01/1804493115）に掲載されています。

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