相同組換えのモデル
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/17 20:29 UTC 版)
相同組換えによるDNAの二本鎖切断の修復には、DSBR経路（double-strand break repair、ダブルホリデイジャンクションモデル）とSDSA経路（synthesis-dependent strand annealing）という2つの主要なモデルが存在する。どちらの経路も最初の数段階は類似している。二本鎖切断が起こった後、MRX複合体（ヒトではMRN複合体（英語版））が切断部の両側のDNAに結合する。続いて切断部の5'末端周辺のDNAが刈り込まれる、resectionと呼ばれる過程が2つの異なる段階を経て行われる。第1段階では、MRX複合体がSae2タンパク質をリクルートする。その後2つのタンパク質が5'末端を刈り込み、切断部の両側に短い3'末端オーバーハングを作り出す。第2段階では、Sgs1（英語版）、Exo1（英語版）とDna2（英語版）によって5'→3'方向のresectionが継続される。Sgs1はヘリカーゼとして二本鎖DNAを巻き戻し、Exo1とDna2はヌクレアーゼとしてSgs1によって作り出された一本鎖DNAを切断する。 その後、一本鎖DNAに対して高い親和性を持つRPAタンパク質が3'オーバーハングに結合する。いくつかの他のタンパク質の助けを借りながら、Rad51タンパク質（加えて減数分裂時にはDmc1）はRPAで覆われた一本鎖DNAを用いて核酸とタンパク質からなるフィラメント（ヌクレオプロテインフィラメント）を形成する。このヌクレオプロテインフィラメントは3'オーバーハングの配列に似たDNA配列の探索を開始する。そうした配列を発見すると、一本鎖ヌクレオプロテインフィラメントは類似または同一の配列を持つDNA二重らせんに侵入する。この過程はstrand invasionと呼ばれる。有糸分裂を行う細胞では、一般的に受容側となるDNA二重らせんは損傷したDNA分子と同一の配列を持つ姉妹染色分体であり、修復のための鋳型として利用される。一方で減数分裂の際には、受容側となるDNA分子は類似しているが必ずしも同一ではない相同染色体となる。3'オーバーハングと相同染色体の間のstrand invasionの際には、鎖が置き換わったDループ（displacement loop）構造が形成される。Strand invasionの後、DNAポリメラーゼが新たなDNAを合成し、侵入してきた3'オーバーハングの末端を伸長する。これによってDループはホリデイジャンクションと呼ばれる交差型の構造へ変化する。
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