Повреждение ДНК — это изменение химической структуры ДНК, такое как однонитевой или двунитевой разрыв сахаро-фосфатного остова ДНК, потеря или химическое изменение азотистых оснований, сшивка цепей ДНК, сшивка ДНК-белок. Структура ДНК в клетке регулярно нарушается из-за того, что при естественном метаболизме образуются соединения, которые обладают способностью повреждать ДНК. Эти соединения включают активные формы кислорода, реактивные формы азота, активные карбонильные группы, продукты перекисного окисления липидов и алкилирующие агенты[1]. Частота повреждений ДНК, вызванных воздействием естественных клеточных метаболитов, достигает по некоторым оценкам десятков тысяч событий в день на клетку [2]. ДНК может быть повреждена также из-за воздействия внешних агентов, таких как ионизирующее излучение или химические мутагены.
Повреждения ДНК следует отличать от мутаций. Повреждения ДНК представляют собой аномальные химические структуры в ДНК, в то время как мутации являются изменениями в последовательности стандартных пар оснований: А (аденозина), Т (тимидина), С (цитидина), G (гуанозина).
Большинство повреждений ДНК может быть исправлено в ходе репарации ДНК, однако репарация ДНК, во-первых, не является полностью эффективной, во-вторых, в некоторых случаях репарация повреждений ДНК приводит к ошибкам и, как следствие, к возникновению мутаций. Кроме того, существуют свидетельства, что процесс репарации некоторых повреждений ДНК, а именно двунитевых разрывов ДНК, может привести к эпигенетическим изменениям в виде метилирования окружающей ДНК и, как следствие, замолканию экспрессии гена [3].
Повреждение ДНК может привести к запуску программируемой клеточной гибели, то есть к апоптозу[4]. Неисправленные повреждения ДНК могут накапливаться в неделящихся постмитотических клетках, таких как клетки мозга или клетки мышц взрослых млекопитающих, и могут являться причиной старения[5][6][7]. В делящихся клетках, таких как клетки эпителия кишечника или гемапоэтические клетки костного мозга, ошибки в репарации повреждений ДНК могут привести к возникновению мутаций, которые передадутся последующими поколениям клеток, и некоторые из таких мутаций могут обладать онкогенным потенциалом.