DNA komórki jest stale narażone na czynniki uszkadzające. Sprawnie działające mechanizmy naprawy DNA funkcjonują w komórkach organizmów zarówno prokariotycznych, jak i eukariotycznych. Badania genomu ludzkiego pozwoliły zidentyfikować szereg genów kodujących białka biorące udział w różnorodnych mechanizmach naprawy DNA. Poznano dotąd ponad 130 genów o takiej, udowodnionej lub prawdopodobnej, funkcji. Nowe geny naprawy DNA są ciągle odkrywane dzięki badaniom porównawczym sekwencji genów człowieka i homologów tych genów u organizmów modelowych, takich jak E. coli i S. cerevisiae. Badania te mają znaczenie dla medycyny, ponieważ do tej pory zidentyfikowano już kilkanaście chorób, w których patogenezie mają udział niesprawne mechanizmy naprawy DNA.

Ludzkie geny kodujące białka zaangażowane w mechanizmy naprawy DNA

+ Naprawa przez wycinanie zasady Gen Aktywność OMIM NCBI Entrez Locus Uwagi UNG Uracylo-DNA glikozylaza OMIM*191525 NM_080911 12q24.11 Dwie izoformy białka, w jądrze i w mitochondriach SMUG1 Uracylo-DNA glikozylaza OMIM*607753 NM_014311 12q13.13 MBD4 Glikozylaza, usuwa głównie zmienione U albo T w parach z G w sekwencjach CpG OMIM*603574 NM_003925 3q21.3 TDG Usuwanie U, T lub etenoC w parze z G OMIM*601423 NM_003211 12q23.3 OGG1 OMIM*601982 NM_016821 3p25.3 MUTYH (MYH) OMIM*604933 NM_012222 1p34.1 NTHL1 (NTH1) OMIM*602656 NM_002528 16p13.3 MPG Usuwa 3meA, etenoA, hipoksantynę OMIM*156565 NM_002434 16p13.3 NEIL1 Usuwa glikolowe pochodne tyminy OMIM*608844 NM_024608 15q24.2 NEIL2 Usuwa tlenowe pochodne pirymidynowe OMIM*608933 NM_145043 8p23.1 APEX1 AP endonukleaza OMIM*107748 NM_001641 14q11.2 APEX2 AP endonukleaza NM_014481 Xp11.21 LIG3 Ligaza DNA OMIM*600940 NM_013975 17q12 XRCC1 Czynnik dodatkowy ligazy OMIM*194360 NM_006297 19q13.31 PNKP Przekształca niektóre przerwania nici na możliwe do połączenia przez ligazę OMIM*605610 NM_007254 19q13.33 PARP1 (ADPRT) OMIM*173870 NM_001618 1q42.12 PARP2 (ADPRTL2) OMIM*607725 NM_005484 14q11.2 + Bezpośrednia naprawa uszkodzenia Gen Aktywność OMIM Locus NCBI Entrez Uwagi MGMT Alkilotransferaza O6-meG OMIM*156569 NM_002412 10q26.3 ALKBH2 (ABH2) Dioksygenaza 1-meA OMIM*610602 NM_001001655 12q24.11 ALKBH3 (DEPC-1) Dioksygenaza 1-meA OMIM*610603 NM_139178 11p11.2 + Usuwanie wiązań krzyżowych Gen Aktywność OMIM NCBI Entrez Locus Uwagi TDP1 Usuwa wiązania kowalencyjne TOP1-DNA OMIM*607198 NM_018319 14q32.11 Mutację w genie stwierdzono u pacjentów z ataksją rdzeniowo-móżdżkową z neuropatią aksonalną + Naprawa niesparowanych zasad Gen Aktywność OMIM NCBI Entrez Locus Uwagi MSH2 Rozpoznanie niesparowania i pętli DNA (razem z MSH3 i MSH6) OMIM*609309 NM_000251 2p21 Homolog MutS E. coli. Mutacje genu związane z zespołem Lyncha I (OMIM#120435) MSH3 Rozpoznanie niesparowania i pętli DNA (razem z MSH2 i MSH6) OMIM*600887 NM_002439 5q14.1 MSH6 Rozpoznanie niesparowania i pętli DNA (razem z MSH2 i MSH3) OMIM+600678 NM_000179 2p16.3 Zmutowany w zespole Lyncha I (OMIM#120435) MSH4 Ulega ekspresji w komórkach dzielących się mejotycznie OMIM*602105 NM_002440 1p31.1 MSH5 Ulega ekspresji w komórkach dzielących się mejotycznie OMIM*603382 NM_002441 6p21.33 PMS1 OMIM+600258 NM_000534 2q32.2 Zmutowany w zespole Lyncha I (OMIM#120435) MLH1 OMIM*120436 NM_000249 3p22.3 Zmutowany w zespole Lyncha I (OMIM#120435) i II (OMIM#609310) PMS2 OMIM+600259 NM_000535 7p22.1 Zmutowany w zespole Lyncha I (OMIM#120435) MLH3 Homolog MutL o nieznanej funkcji OMIM*604395 NM_014381 14q24.3 Zmutowany w zespole Lyncha I (OMIM#120435) PMS2L3 Homolog MutL o nieznanej funkcji NM_005395 7q11.23 PMS2L4 (PMS6) Homolog MutL o nieznanej funkcji D38500 7q11.21 + Naprawa przez wycinanie nukleotydu Gen Aktywność OMIM NCBI Entrez Locus Uwagi XPC Wiąże uszkodzone DNA w kompleksie XPC-RAD23B-CETN2 OMIM+278720 NM_004628 3p25.1 RAD23B (HR23B) OMIM*600062 NM_002874 9q31.2 CETN2 OMIM*300006 NM_004344 Xq28 RAD23A (HR23A) OMIM*600061 NM_005053 19p13.2 XPA OMIM*611153 NM_000380 9q22.33 Zmutowany w xeroderma pigmentosum typu A (OMIM#278700) RPA1 Wchodzi w skład kompleksu „preincision” (RPA1-RPA2-RPA3) wiążącego DNA OMIM*179835 NM_002945 RPA2 Wchodzi w skład kompleksu „preincision” (RPA1-RPA2-RPA3) wiążącego DNA OMIM*179836 NM_002946 1p35.3 RPA3 Wchodzi w skład kompleksu „preincision” (RPA1-RPA2-RPA3) wiążącego DNA OMIM*179837 NM_002947 7p21.3 ERCC3 (XPB) Helikaza DNA 3'→5' OMIM*133510 NM_000122 2q14.3 Zmutowany w xeroderma pigmentosum typu B (OMIM#610651) ERCC2 (XPD) Helikaza DNA 5'→3' OMIM*126340 NM_000400 19q13.32 GTF2H1 Podjednostka p62 rdzenia TFIIH OMIM*189972 NM_005316 11p15.1 GTF2H2 Podjednostka p44 rdzenia TFIIH OMIM*601748 NM_001515 5q13.2 GTF2H3 Podjednostka p34 rdzenia TFIIH NM_001516 12q24.31 GTF2H4 Podjednostka p52 rdzenia TFIIH OMIM*601760 NM_001517 6p21.33 GTF2H5 (TTDA) Podjednostka p8 rdzenia TFIIH OMIM*608780 NM_207118 6p25.3 CDK7 Podjednostka kinazowa TFIIH OMIM*601955 NM_001799 5q13.2 CCNH Podjednostka kinazowa TFIIH (cyklina H) OMIM*601953 NM_001239 5q14.3 MNAT1 Podjednostka kinazowa TFIIH OMIM*602659 NM_002431 14q23.1 ERCC5 (XPG) OMIM*133530 NM_000123 13q33.1 ERCC1 OMIM*126380 NM_001983 19q13.32 ERCC4 (XPF) OMIM*133520 NM_005236 16p13.12 LIG1 ATP-zależna ligaza DNA OMIM*126391 NM_000234 19q13.2-q13.3 CKN1 (CSA) OMIM*609412 NM_000082 5q12.1 ERCC6 (CSB) OMIM+609413 NM_000124 10q11.23 XAB2 (HCNP) OMIM*610850 NM_020196 19p13.2 DDB1 OMIM*600045 NM_001923 11q12.2 DDB2 NM_000107 11p11.2 MMS19L (MMS19) NM_022362 10q24.1 + Rekombinacja homologiczna Gen Aktywność OMIM NCBI Entrez Locus Uwagi RAD51 Homologiczne parowanie OMIM*179617 NM_002875 15q15.1 RAD51L1 (RAD51B) OMIM*602948 NM_002877 14q24.1 RAD51C OMIM*602774 NM_002876 17q23.2 RAD51L3 (RAD51D) OMIM*602954 NM_002878 17q12 DMC1 OMIM*602721 NM_007068 22q13.1 XRCC2 OMIM*600375 NM_005431 7q36.1 XRCC3 OMIM*600675 NM_005432 14q32.33 RAD52 Dodatkowy czynnik biorący udział w rekombinacji OMIM*600392 NM_002879 12p13.33 RAD54L Dodatkowy czynnik biorący udział w rekombinacji OMIM*603615 NM_003579 1p34.1 RAD54B Dodatkowy czynnik biorący udział w rekombinacji OMIM*604289 NM_012415 8q22.1 BRCA1 Dodatkowy czynnik transkrypcyjny i rekombinacyjny, ligaza E3 ubikwityny OMIM*113705 NM_007295 17q21.31 BRCA2 (FANCD1) Kooperacja z RAD51, niezbędny czynnik OMIM+600185 NM_000059 13q13.1 SHFM1 (DSS1) Związany z BRCA2 OMIM%183600 NM_006304 7q21.3 Mutacje związane z malformacjami dłoni i stóp typu ektrodaktylii RAD50 ATPaza w kompleksie z MRE11A i NBS1 OMIM*604040 NM_005732 5q23.3 MRE11A egzonukleaza 3' OMIM*600814 NM_005590 11q21 NBS1 OMIM*602667 NM_002485 8q21.3 Zmutowany w zespole Nijmegen MUS81 Strukturalno-specyficzna nukleaza DNA OMIM*606591 NM_025128 11q13.1 EME1 (MMS4L) Strukturalno-specyficzna nukleaza DNA OMIM*610885 NM_152463 17q21.33 EME2 Strukturalno-specyficzna nukleaza DNA OMIM*610886 NM_001010865 16p13.3 + Niehomologiczne scalanie końców DNA Gen Aktywność OMIM NCBI Entrez Locus Uwagi G22P1 (Ku70) Wiąże zakończenie nici DNA OMIM*152690 NM_001469 22q13.2 XRCC5 (Ku80) Wiąże zakończenie nici DNA OMIM*194364 NM_021141 2q35 PRKDC Katalityczna podjednostka DNA-zależnej kinazy białkowej OMIM*600899 NM_006904 8q11.21 LIG4 Ligaza OMIM*601837 NM_002312 13q33.3 Mutacje w tym genie powodują zespół LIG4 XRCC4 Czynnik dodatkowy ligazy OMIM*194363 NM_003401 5q14.2 DCLRE1C (Artemis) Nukleaza OMIM*605988 NM_022487 10p13 + Modulacja puli nukleotydowej Gen Aktywność OMIM Locus NCBI Entrez Uwagi NUDT1 (MTH1) 8-oksoGTPaza OMIM*600312 NM_002452 7p22.3 DUT dUTPaza OMIM*601266 NM_001948 15q21.1 RRM2B (p53R2) OMIM*604712 NM_015713 8q22.3 + Katalityczne podjednostki polimeraz Gen Aktywność OMIM NCBI Entrez Locus Uwagi POLB Bierze udział w BER jądrowego DNA OMIM*174760 NM_002690 8p11.21 POLG Bierze udział w BER mitochondrialnego DNA OMIM*174763 NM_002693 15q26.1 POLD1 Bierze udział w NER i MMR OMIM*174761 NM_002691 19q13.33 POLE Bierze udział w NER i MMR OMIM*174762 NM_006231 12q24.33 PCNA OMIM*176740 NM_002592 20p12.3 REV3L (POLZ) OMIM*602776 NM_002912 6q21 MAD2L2 (REV7) Podjednostka polimerazy DNA χ (zeta) OMIM*604094 NM_006341 1p36.22 REV1L (REV1) Transferaza dCMP OMIM*606134 NM_016316 2q11.2 POLH OMIM*603968 NM_006502 6p21.1 POLI (RAD30B) Ominięcie uszkodzenia („lesion bypass”) OMIM*605252 NM_007195 18q21.2 POLQ Naprawa wiązań poprzecznych DNA („DNA crosslink repair”) OMIM*604419 NM_006596 3q13.33 POLK (DINB1) Ominięcie uszkodzenia OMIM*605650 NM_016218 5q13.3 POLL Uzupełnianie ubytku podczas NHEJ OMIM*606343 NM_013274 10q24.32 POLM Uzupełnianie ubytku podczas NHEJ OMIM*606344 NM_013284 7p13 POLN (POL4P) Naprawa wiązań poprzecznych DNA (?) OMIM*610887 NM_181808 4p16.3 + Nukleazy wycinające Gen Aktywność OMIM NCBI Entrez Locus Uwagi FEN1 (DNase IV) 5'-nukleaza OMIM*600393 NM_004111 11q12.2 TREX1 (DNase III) 3'-egzonukleaza OMIM*606605 NM_033629 3p21.31 TREX2 3'-egzonukleaza OMIM*300370NM_007205 Xq28 EXO1 (HEX1) 5'-egzonukleaza OMIM*606063 NM_003686 1q43 SPO11 Endonukleaza OMIM*605114 NM_012444 20q13.32 FLJ35220 (ENDOV) Wycinanie 3' uracylu i hipoksantyny NM_173627 17q25.3 + Szlak Rad6 Gen Aktywność OMIM NCBI Entrez Locus Uwagi UBE2A (RAD6A) Enzym koniugujący ubikwitynę OMIM*312180 NM_003336 Xq24-q25 UBE2B (RAD6B) Enzym koniugujący ubikwitynę OMIM*179095 NM_003337 5q31.1 RAD18 Ligaza E3 ubikwityny OMIM*605256 NM_020165 3p25.3 UBE2V2 (MMS2) Kompleks koniugujący ubikwitynę OMIM*603001 NM_003350 8q11.21 UBE2N (UBC13) OMIM*603679 NM_003348 12q22 + Regulacja struktury chromatyny Gen Aktywność OMIM NCBI Entrez Locus Uwagi H2AFX (H2AX) Białko histonowe fosforylowane po uszkodzeniu DNA OMIM*601772 NM_002105 11q23.3 CHAF1A (CAF1) OMIM*601246 NM_005483 19p13.3