病理学的Dsbは、生理学的目的を果たさず、細胞機能障害を引き起こす可能性のあるDsbとして任意に定義されている。
電離放射線や酸化フリーラジカルによるランダムなDNA切断
多くの染色体再編成では、一方または両方の遺伝子のDsbは多くのキロ塩基の広い領域内にランダムに配置されているように見える。 ランダムなポジショニングと配列傾向の明らかな欠如は、酸化的フリーラジカル、電離放射線、またはあまり一般的ではない、自発的なDNA骨格加水分解などの配列非特異的なDSBメカニズムを示唆している。
環境の自然電離放射線の約半分は、ウラン、トリウム、さらにはカリウムなどの地球の天然重金属に由来しています。 電離放射線の残りの半分は、大気によって完全に遮断されていない宇宙放射線から放射される。 合計では、約3×108の電離放射線の粒子は私達のそれぞれをあらゆる時間通り通り、航跡の水からヒドロキシルの遊離基を作り出す。 ヒドロキシルの遊離基のこの地域によりそれにより両方のDNAの繊維を壊すDNAの集りの損傷を、引き起こす。
私たちが呼吸する酸素の約0.1%がフリーラジカルに変換されます。 これは私達のそれぞれ内の1時間あたりの3つのx1022遊離基を発生させ、これらの有害な遊離基は人体の1014の細胞を渡って配られます。 フリーラジカルは、主に一本鎖DNA損傷を引き起こすが、二つの近くのそのようなイベントは、DSBにつながることができます。
配列特異的な方法でオフターゲット位置の不可解なRSSサイトでのRAGアクション：V(D)J型ブレーク
RSSヘプタマー/ノナマーコンセンサス配列は、IgおよびTCR遺伝子座に固有のものではなく、RAG複合体は16bpコンセンサスとは実質的に異なるサイトで切断することができる。 ラグのニッキングのための最小限のモチーフはCACだけです。 したがって、ＲＡＧ複合体は、不可解なＲＳＳ（ＣＲＳＳ）と呼ばれる、ＲＳＳ様の非抗原受容体遺伝子座部位で作用することができる。 これは、ヒトT細胞急性リンパ芽球性リンパ腫で観察される再配列の多くで起こる。 これらの場合、ＲＡＧ複合体の代わりに、１ ２−ＲＳＳと２ ３−ＲＳＳの対、１ ２−ＲＳＳと２ ３−ＣＲＳＳの対、または２ ３−ＲＳＳと１ ２−ＣＲＳＳの対が挙げられる。 これらのブレークV(D)J型ブレークは、通常のv(D)J組換えと同じメカニズムを介して発生しているため、サイトの一つが通常の抗原受容体座の外にある（すなわち、オフターゲットである）という事実に関係なく、これらのブレークV(D)J型ブレークを呼び出します。
RAGはDNAバブル構造および異種の他の領域で構造特異的に作用する
RAG複合体は、その配列特異的切断様式に加えて、dsdnaからssDNAへの移行部位で構造特異的にニックすることができる。 ＲＡＧ複合体によるこのような活性は、ＲＡＧ複合体が、実質的なＤＮＡ歪みを伴うヘアピン構造を作り出すことに慣れているために生じている可能性がある。 したがって、不一致または滑りの任意の領域は、リンパ系細胞中のＲＡＧ複合体によるニッキングの潜在的な標的である。
染色体再配列のメカニズムとしてのRAGを介した転位
1998年から2007年にかけて、いくつかの研究室は、RAG複合体がv(D)J組換えからの鈍いRSSを含む端 これはRAG transpositionと呼ばれ、core RAGsと呼ばれるragタンパク質の切り捨てられた形態を使用して低レベルで発生します（でレビュー）。 しかし、IN vivoでRAG転位イベントを見つけるための努力は、これらがDNAのランダムな統合よりもはるかに少ない一般的であったことを示した。 最後に、ヒトリンパ系悪性腫瘍（または他のタイプの悪性腫瘍）の例はなく、ゲノムがシグナル末端のRAG転置挿入（またはそのような転置の他の明白な変
ターゲット外の場所でのAIDアクション
上記のクラススイッチ再結合の説明で述べたように、AIDはssDNAの任意の領域でCをUまたはメチルCまたはTに変換 これは、Ig遺伝子座のスイッチ配列および可変ドメインだけでなく、c-mycのようないくつかの癌遺伝子のようないくつかの病理学的位置でも起こ Ａ ＩＤによって標的化される場合、これらの領域は点突然変異またはＤｓｂを維持し得る。 ＣＳＲ中のＩｇｈスイッチ領域でのＡＩＤ作用とＣ-ｍｙｃ遺伝子での独立したＡＩＤ作用が，マウスとヒトのｃ-ｍｙｃ転座における二つの開始Ｄｓｂの基礎であると考えられた。 このタイプのブレークは、CSRタイプのブレーク（クラススイッチ再結合の議論で上記のように）またはSHMタイプのブレークとみなすことができ、SHMは体細胞の超突然変異で通常発生するものと同様のタイプの援助開始イベントを指す。
CpG部位におけるAIDとRAGsの推定結合作用：CpG型ブレーク
最近、我々は、プロ-B/プレ-B期転座の特定の遺伝子座におけるDsb-tからのbcl–2（14;18）、tからのbcl-1（11;14）、およびtからのE2A（1;19）-ジヌクレオチド配列CpGで発生する強い傾向を有することを報告した。
bcl-2転座は、がんで最も一般的な転座であり、濾胞性リンパ腫の90％およびびまん性大細胞リンパ腫の3分の1に発生する。 Bcl-2遺伝子のブレークの五十パーセントは、175bpのホットスポットである主要なブレークポイント領域（MBR）内で発生し、3’UTRをコードする領域の3’最もエクソン。 二つのあまり頻繁に使用されるホットスポットは、それぞれ、18と29kbのbcl-2遺伝子、105bp bcl-2中間クラスター領域（icr）、および561bp bcl-2マイナークラスター領域（mcr） これらの３つのｂｃｌ−２転座ゾーンのいずれか内の任意のＣｐｇ部位が、ＤＳＢの標的となり得る。 Bcl-2転座切断の十三％はicrに位置し、mcrには5％である。
CpGsの使用は、t(11;14)転座に関与する位置であるbcl-1大転座クラスターにも適用される。 Bcl-1転座は、ほぼすべてのマントル細胞リンパ腫で発生し、ブレークの30％が150bp bcl-1主要転座クラスター（MTC）で発生します。
CpG型の切断はまた、第三のリンパ系悪性腫瘍、t（1）で発生します;１ ９）プレＢ Ａｌｌのわずかな割合で、Ｐｂｘ１遺伝子とＥ２Ａ遺伝子との間で起こる転座である。 E2A遺伝子でのブレークは、わずか23bpのゾーンで発生し、これらのDsbはまた、大幅にCpGサイトの周りにクラスタ化されています。 Bcl-2、bcl-1およびE2Aを含むすべての三つの転座は、B細胞発達のプロ-B/プレ-B段階で起こる。
bcl-2MBRは重亜硫酸塩と呼ばれる単一ストランド性の化学プローブと反応します。 Bcl-2MBRと同様に、このbcl-1MTCは比較的小さく（150bp）、重亜硫酸塩と同様の反応性を特徴とする。 これらの非常に重亜硫酸塩の反応地帯はCsの操業で豊富です。 円二色性、Ｘ線結晶学、ＮＭＲ、および化学的プロービングに基づいて、Ｃｓのそのようなランは、Ｂ型ＤＮＡとＡ型ＤＮＡとの間の中間体であるＤＮＡ構造を採用する傾向があ B/a中間構造は、おそらく重亜硫酸塩反応性の観察された増加の一部を占め、より迅速な開口速度を有する。 このような異常なDNA領域は、おそらくDNA複製または転写によって誘導される滑り事象を起こしやすい可能性がある。 これは、ミニクロモソーム組換えアッセイにおける脆弱性を説明することができます。
これらのB/A中間ゾーン内またはそれに直接隣接するCpgのCsは、脱アミノ化を受ける危険性が高い。 この脱アミノ化は、領域内のすべてのＣｓには適用されず、Ｃｐｇ部位内にあるＣｓのみに適用される。 Cpg内のそのようなCsについての唯一の特徴は、それらがDNAメチルトランスフェラーゼによってメチル化されることができるということである。 規則的なCsが脱アミネートすると、それらはUになり、U：Gの不一致が生じる。 しかし、メチルCsが脱アミネートすると、それらはTになり、T：Gの不一致が生じる。 U:Gの不一致の修復は非常に効率的ですが、T:Gの不一致の修復は効率的ではありません。 実際、T：Gのミスマッチ修復は非常に非効率的であり、広範囲のヒト癌にわたるp53遺伝子の点突然変異の約半分を占めています。 これらのＴ：Ｇ不一致部位は常にＣｐｇ部位にある。
これらのT:G不一致サイトでのブレークの原因は何ですか？ 興味深いことに、これらのリンパ系転座ホットスポットでのこの脱アミノ化は、分化の前B段階で発生するように見えます。 これは、DからJへの組換えが最も活発に起こっているときのB細胞発達の段階である。 Bcl-2およびbcl-1転座はこの段階で起こるので、これは転座の段階である可能性が高いと思われる。 ＲＡＧ複合体は小さな気泡構造の部位でＤＳＢを引き起こし，単一塩基対の不一致でさえも引き起こすことを示した。 （上述したように、ＲＡＧ複合体によるこの作用は、その構造特異的ヌクレアーゼ活性を反映しており、おそらくＶ（Ｄ）Ｊ組換えのヘアピン形成段階におけるＲＡＧ複合体による構造特異的作用を反映している特徴である。 したがって，ＲＡＧ複合体はＴ：Ｇ不整合の部位でＤｓｂを作ることを提案した。
RAG複合体がCpG部位でDsbを引き起こす場合、RAG酵素複合体も発現するプレT細胞でこのようなCpG型の切断が起こらないのはなぜですか？ Ｂ細胞系統はクラススイッチ組換えと体細胞超変異のためのシチジンデアミナーゼを発現する。 上記のように、この酵素は活性化誘導デアミナーゼ（AID）と呼ばれている。 Ａ ＩＤは、Ｂ細胞では発現されるが、他の体細胞では発現されない。 Ａ ＩＤは、ｂ細胞が胚中心にある場合、Ｂ細胞において最も高度に発現される。 しかし、低レベルのＡ ＩＤ発現がプレＢ細胞に記載されている。 さらに、骨髄を出たばかりのB細胞、移行期B細胞と呼ばれるB細胞もまた、AIDを発現すると考えられている。 したがって、Ａ ＩＤおよびＲＡＧ複合体の両方がＢ細胞中に存在する場合、Ｂ細胞がＶ（Ｄ）Ｊ組換えを完了し、Ａ ＩＤを発現し始めている期間がある。 したがって、我々は、AIDが早期B細胞のCpG部位でTへのmeCの変異の原因である可能性が高いことを提案している。 結果として生じるＴ：Ｇの不一致は、次いで、ＲＡＧ複合体によって切断され、ＤＳＢを生じる。 このモデルは、ｂｃｌ−２ＭＢＲ内に位置する３つの転座のピークを説明し、その全てがＣｐｇ部位を中心とする。
メカニズム不明の病理学的Dsbのその他の原因
特定の転座はII型トポイオメラーゼ阻害剤療法と大きく関連している。 このような治療の後、一部の患者は、これらの特徴的な転座を伴う二次悪性腫瘍を発症する。 トポイソメラーゼは一般に、DNAを巻き戻したり巻き戻したりするために一本鎖または二本鎖切断を行うため、その機能の一部としてヌクレアーゼ活性を有する。 DNAを巻くか、またはほどくことの後で、それらは普通壊れ目を再密封します。 再シールの中断または防止は、染色体再配列において見られる安定した切断をもたらす可能性があることが提案されている。
いくつかのDsbは、直接または逆DNAリピートの近くの部位で発生します。 このような反復は、切断の標的であり得る一本鎖ＤＮＡの領域を含む滑ったＤＮＡ構造を生じさせることができる。 これの最もよい例は十字形の形成のための潜在性の数百の基盤のAT豊富な回文を含んでいる憲法上の転座t(11;22)(q23;q11)である。
再配置内の複数のDSBメカニズムの組み合わせ
転座を生成するために二つのDsbが必要であることを考えると、二つの休憩はしばしば互いに関連 例えば、Ｂｃｌ−２転座およびｂｃｌ−１転座では、Ｉｇｈ遺伝子座での切断は、Ｖ（Ｄ）Ｊ組換えの間のＲＡＧ複合体の配列特異的作用によって生成されるＶ（Ｄ）Ｊ型の切断である。 （これは、通常のＶ（Ｄ）Ｊ再結合プロセスの完了の失敗であると考えることができる。）Ｂｃｌ−２またはｂｃｌ−１遺伝子座におけるＤＳＢは、Ａ ＩＤの連続的作用およびＲＡＧ複合体の構造特異的ニッキング活性に起因すると提案されているＣｐｇ型の切断である。
特定の遺伝子座内でさえ、広範囲のDSBメカニズムが存在する可能性があります。 SCLとLMO2遺伝子座は、主に両方のV(D)J型Dsbを維持しますが、Dsbの三分の一以上は、V(D)J型Dsbのシーケンス要件と互換性がなく、これらはフリーラジカル損傷、電離放射線、またはトポイソメラーゼ障害によるものである可能性があります。 したがって、単一細胞内の異なる遺伝子座は、異なるタイプのＤＳＢ機構になりやすい。
複製誘導性Dsb
DNA複製中に、鋳型鎖上の合成鎖のずれにより欠失が生じることがある。 体細胞のがんであろうと、配偶子形成/初期発達分裂の間に構成的転座として特定のホットスポットで起こる染色体再配列は、多くの患者に見られる再発転座と呼ばれている。 非再発転座は、ある患者から別の患者への異なる位置で起こるが、疾患を引き起こす遺伝子を改変または不活性化する転座である。 我々は上記の癌で議論してきた再発転座とは異なり、非再発転座で鎖交換を引き起こすメカニズムは、複製DNA合成中のテンプレートスイッチングを含 これらのテンプレートスイッチは、5bpなどのDNA配列相同性の小さな領域で発生する可能性があります。 このテンプレートスイッチングは、マイクロホモロジー媒介破損誘導複製（MMBIR）またはフォーク失速とテンプレートスイッチング（FoSTeS）と呼ばれています。 通常は互いに分離されているゲノムの領域からの配列のいくつかの長いストレッチを含む非逆流転座接合のために、複数のテンプレートスイッチングイベントがメカニズムとして提案されている。