参考書 MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL 邦訳　細胞の分子生物学 　　　　　　　　　　　B.Albertほか　　　　 TIME, LOVE, MEMORY The great biologist and his quest for the Origins of behavior 邦訳：時間　愛　記憶の遺伝子を求めて 　　　　　　　　　　　　ジョナサン・ワイナー

遺伝子の構造やセントラルドグマについては 以下のページが役立つ。 参考のこと 東京医科歯科大教養部 http://www.tmd.ac.jp/artsci/biol/textbook/cellbiol.htm マサチューセッツ工科大 http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/7001main.html

遺伝子の構造 染色体(chromosome) 細胞分裂中期の像 普段は１本でX型では ない

二重らせん構造 double helix

A T 水素結合 ２ ３ G C

DNA・RNAの部品 塩基(Bases) ピリミジン (pyrimidine) シトシン(C) チミン(T) ウラシル(U) プリン (purine) アデニン(A) グアニン(G)

(Deoxyadenosine monophosphate) リボース Ribose DNA・RNAの部品 糖 ヌクレオチド (Nucleotide) H デオキシリボース Deoxyribose OH デオキシアデノシン一リン酸 (Deoxyadenosine monophosphate) リボース Ribose

⑤ 5’末端 (5’ end) ① ④ ③ ② N 炭素の位置番号 ヌクレオチドの つながり方 3’末端 (3’ end)

遺伝子の記録方法 5’側 1 actaggcaaa ggacttgtgt caaaatcagg actgaaatac attaatgtgg gtgatttagc 61 tcaagaagtc tgatcatcgt atatcatgga gtctggcaag atggcttctc ccaagagcat 121 gccgaaagat gcacagatga tggcacaaat cctgaaggat ctgggaatta cagaatatga 181 gccaagactt ataaatcaga tgttagagtt tgccttccgt tatgtgacca caattctaga 241 tgatgcaaaa atttactcca gccatgctaa gaaagctacc gttgatgcag atgatgtgca 301 gttggcaatc cagttccacg ctgaccagtc ttttacctct cttcccccaa gagatttttt 361 tattagatat cgcaaggcaa agaaatcaaa ccccttttcc attaatcaag ccatattcag 421 gtcctagatt gccacctgat agatattgct taacagctcc aaattatagg ctgaaatctt 481 tacagaaaaa ggcatcaact tccacgggaa gagtaacagt cccgcagtta agtgttggtt 541 cagttgctag cagaccaagt actcccacac taggcacacc aaccccacag accatgtctg 601 tttcaactaa agtagggact cccgtgtccc tcacagggca aaggtttaca gtacagatgc 661 ctacttcaca gtctccagct gtaaaatctt caattcctgc aacatcagca gttcagaatg 721 ttctgattaa tccatcatta attgggtcca aaagcttctt attaccacta atacggtgtt 781 atcacaaaat actgccaatg aatcatcaaa tgcattgaaa aagcgtgaag aagatgatta 841 tgataatttg taatttagcc ttgctgcatg taacatgtat acttggtctt gaattcattg 901 tactgatact aaacatgcgt gctggatgtt ttcaagttgt attttagaaa act ３’末端側

DNA RNA タンパク質 (protein) 情報の流れ Central dogma

ATG 遺伝子の始まりと終わり TAA, TAG, TGA mRNA中のAUGを開始tRNAがみつけて 結合する。 mRNA中のUAAあるいはUAGあるいはUGAのところで リボゾーム遊離因子が結合。翻訳の終了 Open reading flame(ORF)

ATG(開始コドン） TGA （終止コドン） 　　　　　1 ggccgacagt gcctgatttg agatggggtc ccaggtctcg gtggaatcgg gagctctgca 61 cgtggtgatt gtgggtgggg gctttggcgg gatcgcagca gccagccagc tgcaggccct 121 gaacgtcccc ttcatgctgg tggacatgaa ggactccttc caccacaatg tggctgctct 181 ccgagcctcc gtggagacag ggttcgccaa aaagacattc atttcttact cggtgacttt 241 caaggacaac ttccggcagg ggctagtagt ggggatagac ctgaagaacc agatggtgct 301 gctgcagggt ggcgaggccc tgcccttctc tcatcttatc ctggccacgg gcagcactgg 361 gcccttcccg ggcaagttta atgaggtttc cagccagcag gccgctatcc aggcctatga 421 ggacatggtg aggcaggtcc agcgctcacg gttcatcgtg gtggtgggag gaggctcggc 481 tggagtggag atggcagcag agattaaaac agaatatcct gagaaagagg tcactctcat 541 tcactcccaa gtggccctgg ctgacaagga gctcctgccc tccgtccggc aggaagtgaa 601 ggagatcctc ctccggaagg gcgtgcagct gctgctgagt gagcgggtga gcaatctgga 661 ggagctgcct ctcaatgagt atcgagagta catcaaagtg cagacggaca aaggcacaga 721 ggtggccacc aacctggtga ttctctgcac cggcatcaag atcaacagct ccgcctaccg 781 caaagcattt gagagcagac tagccagcag tggtgctctg agagtgaacg agcacctcca 841 ggtggagggc cacagcaacg tctacgccat tggtgactgt gccgacgtga ggacgcccaa 901 gatggcctat cttgccggcc tccacgccaa catcgccgtg gccaacatcg tcaactctgt 961 gaagcagcgg cctctccagg cctacaagcc gggtgcactg acgttcctcc tgtccatggg 1021 gagaaatgac ggtgtgggcc aaatcagtgg cttctatgtg ggccggctca tggttcggct 1081 gaccaagagc cgggacctgt tcgtctctac gagctggaaa accatgaggc agtctccacc 1141 ttgatggaga ggccaggcgg gagaactacc gcagcaggtg ggcgtacgga ctgcttggcg 1201 catggcaccc gcctggcaag tgctagaact aatgctattc ttctggaata agatgccaat 1261 gatgtggtgg ctagaaatgc aacttgtata aaacaaaaat gggagagaga gaggtattaa 1321 acaaataccc cccttagagg ataaaaaaaa aaaaaaaaaa aaaaaaaaa TGA　（終止コドン）

5’- atttactcca gccatgctaa gaaagctacc-3’ 3’- taaatgaggt cggtacgatt ctttcgatgg-5’ RNA ポリメラーゼによる転写 まず、二重らせんをほどいてから、 下の方の　3’ > 5’の鎖を読んで、mRNAをつくる。 できたmRNAは上の方の鎖と同じ配列になる。 5’-auuuacucca gccaugcuaa gaaagcuacc-3’ * DNA情報としてデーターベースに記録するのは上の方

5 5 3 3 5 5 3 3 RNAポリメラーゼがプロモーター領域に結合

転写開始点 5 5 3 3 RNAポリメラーゼがらせんをほどく 5 5 5 3 3 転写開始点からmRNAを合成しながら この図では　右へすすんでいく

5 3 AUG 5’ 転写終了点で転写が終わりポリメラーゼがはずれる。

ATG(開始コドン） TGA （終止コドン） TATA BOX (プロモーターの配列） 　　　　　1 ggccgatata tatcagtgcc tgatttgaga ttgggtccca ggtctcggtg gaatcggga 61 cgtggtgatt gtgggtgggg gctttggcgg gatcgcagca gccagccagc tgcaggccct 121 gaacgtcccc ttcatgctgg tggacatgaa ggactccttc caccacaatg tggctgctct 181 ccgagcctcc gtggagacag ggttcgccaa aaagacattc atttcttact cggtgacttt 241 caaggacaac ttccggcagg ggctagtagt ggggatagac ctgaagaacc agatggtgct 301 gctgcagggt ggcgaggccc tgcccttctc tcatgttatc ctggccacgg gcagcactgg 361 gcccttcccg ggcaagttta atgaggtttc cagccagcag gccgctatcc aggcctatga 421 ggacatggtg aggcaggtcc agcgctcacg gttcatcgtg gtggtgggag gaggctcggc 481 tggagtggag atggcagcag agattaaaac agaatatcct gagaaagagg tcactctcat 541 tcactcccaa gtggccctgg ctgacaagga gctcctgccc tccgtccggc aggaagtgaa 601 ggagatcctc ctccggaagg gcgtgcagct gctgctgagt gagcgggtga gcaatctgga 661 ggagctgcct ctcaatgagt atcgagagta catcaaagtg cagacggaca aaggcacaga 721 ggtggccacc aacctggtga ttctctgcac cggcatcaag atcaacagct ccgcctaccg 781 caaagcattt gagagcagac tagccagcag tggtgctctg agagtgaacg agcacctcca 841 ggtggagggc cacagcaacg tctacgccat tggtgactgt gccgacgtga ggacgcccaa 901 gatggcctat cttgccggcc tccacgccaa catcgccgtg gccaacatcg tcaactctgt 961 gaagcagcgg cctctccagg cctacaagcc gggtgcactg acgttcctcc tgtccatggg 1021 gagaaatgac ggtgtgggcc aaatcagtgg cttctatgtg ggccggctca tggttcggct 1081 gaccaagagc cgggacctgt tcgtctctac gagctggaaa accatgaggc agtctccacc 1141 ttgatggaga ggccaggcgg gagaactacc gcagcaggtg ggcgtacgga ctgcttggcg 1201 catggcaccc gcctggcaag tgctagaact aatgctattc ttctggaata agatgccaat 1261 gatgtggtgg ctagaaatgc aacttgtata aaacaaaaat gggagagaga gaggtattaa 1321 acaaataccc TGA　（終止コドン）

5’- atttactcca gccatgctaa gaaagctacc-3’ PCR法 PCR法(Polymerase Chain Reaction) Kary Mullis（1986） DNAのクローニングを必要とせず、ごく微量のDNAがあれば、 標的遺伝子を簡便に解析できる。 分子生物学、基礎医学、遺伝学、育種、薬学、臨床診断、犯罪捜査、考古学 などなどの幅広い分野で利用され、これらの分野の研究手法に一大革命をもたらした。 1993年、その功績を讃え、Mullisにノーベル医学生理学賞が与えられた。 5’- atttactcca gccatgctaa gaaagctacc-3’ 3’- taaatgaggt cggtacgatt ctttcgatgg-5’

5’- atttactcca gccatgctaa gaaagctacc-3’ 3’- taaatgaggt cggtacgatt ctttcgatgg-5’ 加熱して、一本鎖に解離させる。 確実に解離させるため94℃や95℃にする A-TとG-Cでは、水素結合の数が違うので結合力が異なり、 A-Tの方が低い温度で解離する。

A T 水素結合 ２ ３ G C

5’- atttactcca gccatgctaa gaaagctacc-3’ ctttcgatgg 5’ 5’atttactcca 3’- taaatgaggt cggtacgatt ctttcgatgg-5’ 配列がぴったりするように人工的に合成した 短いDNA分子（プライマー）をくっつける。 このとき、温度を下げる。 プライマー配列のAT-GCの割合でくっつく温度が異なる。 たいていは、55℃前後。 温度を下げすぎると、でたらめにくっつく。

TaqポリメラーゼによるDNA鎖合成 A G C T Ｐ Ｐ Ｐ Ｐ 合成する材料としてdNTPを加えてやる。 この反応は72℃でおこなう。

７２℃でだいたい10分くらい反応させると、 反応が完成する。DNAのコピーは２倍になっている ふたたび加熱して、一本鎖に解離させる。

TaqポリメラーゼによるDNA鎖合成 2コピーが4コピー この調子で２５サイクルくりかえすと 225倍＝33,554,432倍つまり3000万倍に増幅される。 プライマーの設計さえ間違えなければ、目的の 遺伝子を大量に手に入れることができる。