What happens when your DNA is damaged? - Monica Menesini

DNAの損傷が起きると どうなるでしょう — モニカ・メネシニ

翻訳: Reiko Ogura 校正: Masaki Yanagishita

The DNA in just one of your cells

たった１つの細胞のDNAでも

gets damaged tens of thousands of times per day.

１日に何万回もの損傷を受けます

Multiply that by your body's hundred trillion or so cells,

人体の全細胞では その何百兆倍の

and you've got a quintillion DNA errors everyday.

百京ものDNAエラーが 毎日起きていることになります

And because DNA provides the blueprint

DNAの仕事は 細胞の機能に必要な

for the proteins your cells need to function,

タンパク質を作る為の設計図を 提供することなので

damage causes serious problems, such as cancer.

DNAの損傷は癌などの 重大な問題を起こします

The errors come in different forms.

DNAエラーは様々な形で現れます

Sometimes nucleotides, DNA's building blocks, get damaged,

時にDNAの構成部分である ヌクレオチドが損傷します

other times nucleotides get matched up incorrectly,

またヌクレオチドのミスマッチが

causing mutations,

突然変異を起こすこともあります

and nicks in one or both strands can interfere with DNA replication,

一本鎖または二本鎖の欠損部分が DNA複製を妨げたり

or even cause sections of DNA to get mixed up.

数区画のDNAの塩基配列に エラーを生じます

Fortunately, your cells have ways of fixing most of these problems

幸いにも 殆どの場合

細胞はこんな問題を 解決する手段を持っています

most of the time.

These repair pathways all rely on specialized enzymes.

特別な酵素でこれらを修復します

Different ones respond to different types of damage.

損傷のタイプにより 異なる酵素が反応します

One common error is base mismatches.

塩基ミスマッチはよくあることです

Each nucleotide contains a base,

１つのヌクレオチドは塩基を１つ持ち

and during DNA replication,

DNA複製中に

the enzyme DNA polymerase is supposed to bring in the right partner

DNAポリメラーゼという酵素が マッチする塩基を取り込み

to pair with every base on each template strand.

鋳型鎖の上に 塩基配列を 作る事になっています

Adenine with thymine, and guanine with cytosine.

アデニンとチミンそして グアニンとシトシンという風に

But about once every hundred thousand additions,

しかし その約10万分の１に

it makes a mistake.

ミスマッチが起こりますが

The enzyme catches most of these right away,

酵素が 直ちにそのエラーを見つけ出し

and cuts off a few nucleotides and replaces them with the correct ones.

誤ったヌクレオチドを 正しいヌクレオチドと入れ替えます

And just in case it missed a few,

それが修理されずに残った場合

a second set of proteins comes behind it to check.

第２のDNA修復酵素が

If they find a mismatch,

そのミスマッチを見つけ

they cut out the incorrect nucleotide and replace it.

誤ったヌクレオチドを 除去し入れ替えます

This is called mismatch repair.

これがDNA修復です

Together, these two systems reduce the number of base mismatch errors

この２段階のチェックで 塩基対のミスマッチ数は

to about one in one billion.

約10億分の１に減ります

But DNA can get damaged after replication, too.

さらにDNAは複製後にも 損傷を受ける可能性があります

Lots of different molecules can cause chemical changes to nucleotides.

多くの分子が影響してヌクレオチドに 化学変化を起こさせるからです

Some of these come from environmental exposure,

それには環境的な原因もあります

like certain compounds in tobacco smoke.

タバコの煙に含まれる物質がその１つです

But others are molecules that are found in cells naturally,

また細胞内に自然に存在する分子もあり

like hydrogen peroxide.

その１つが過酸化水素です

Certain chemical changes are so common

頻繁に起きる化学的変化の場合

that they have specific enzymes assigned to reverse the damage.

特有の酵素が 損傷を回復させます

But the cell also has more general repair pathways.

また細胞には 一般的な修復過程もあり

If just one base is damaged,

１塩基だけの損傷なら

it can usually be fixed by a process called base excision repair.

塩基除去修復という過程で是正されます

One enzyme snips out the damaged base,

ある酵素が損傷した塩基を取り除き

and other enzymes come in to trim around the site and replace the nucleotides.

他の酵素がその周りを綺麗にして 新しいヌクレオチドに入れ替えます

UV light can cause damage that's a little harder to fix.

紫外線からのダメージは 修正がちょっと難しく

Sometimes, it causes two adjacent nucleotides to stick together,

２つの隣同士のヌクレオチドが 繋ぎ合ってしまうことがあり

distorting the DNA's double helix shape.

DNAの２重らせん構造を 歪めてしまいます

Damage like this requires a more complex process

この様な損傷はもっと複雑な

called nucleotide excision repair.

ヌクレオチド除去修復 という方法が必要となってきます

A team of proteins removes a long strand of 24 or so nucleotides,

種々のタンパク質が働きかけ 長い 24ほどのヌクレオチドの鎖を除去し

and replaces them with fresh ones.

新しいものと取り替えます

Very high frequency radiation, like gamma rays and x-rays,

ガンマ線やX線のような高周波放射線は

cause a different kind of damage.

損傷の仕方が異なり

They can actually sever one or both strands of the DNA backbone.

DNA骨格の鎖に切断を起こします

Double strand breaks are the most dangerous.

２本鎖切断が最も危険ですが

Even one can cause cell death.

一本の切断でも 細胞が死滅する可能性があります

The two most common pathways for repairing double strand breaks

最も一般的な２重鎖切断の修復は

are called homologous recombination and non-homologous end joining.

相同組換えと非相同末端結合 と呼ばれる２つの過程で起きます

Homologous recombination uses an undamaged section of similar DNA as a template.

相同組換えは 同じようなDNAの 損傷していない部分を鋳型として使います

Enzymes interlace the damaged and undamgaed strands,

酵素は損傷したDNAと 損傷のないDNAを組み合わせ

get them to exchange sequences of nucleotides,

ヌクレオチド配列を交換させ

and finally fill in the missing gaps

空いた所を埋め

to end up with two complete double-stranded segments.

完全な２本鎖にします

Non-homologous end joining, on the other hand,

一方 非相同末端結合は

doesn't rely on a template.

鋳型に頼る代わりに

Instead, a series of proteins trims off a few nucleotides

一連のタンパク質が 壊れた先端から

and then fuses the broken ends back together.

いくつかのヌクレオチドを取り除き 先端同士をを結合します

This process isn't as accurate.

これは 相同組換えのように 正確ではなく

It can cause genes to get mixed up, or moved around.

遺伝子が混同したり 動き回ることがありますが

But it's useful when sister DNA isn't available.

姉妹染色分体がない時には これが役に立ちます

Of course, changes to DNA aren't always bad.

もちろんDNAの変化は 必ずしも悪いものばかりとは限りません

Beneficial mutations can allow a species to evolve.

種を進化をさせる 役に立つ変異もありますが

But most of the time, we want DNA to stay the same.

どちらかと言うと DNAは維持したいものです

Defects in DNA repair are associated with premature aging

DNA修復遺伝子欠損は 早期老化や多くの癌に

and many kinds of cancer.

関わっています

So if you're looking for a fountain of youth,

もし不老の泉をお探しなら

it's already operating in your cells,

それは あなたの細胞内で 既に起きているのです

billions and billions of times a day.

毎日 何十億回も