DNA 複製: リーディング鎖、ラギング鎖、 各種酵素など
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このページの最終更新日: 2024/02/14- DNA 複製の基礎
- Replication bubble と replication fork
- リーディング鎖とラギング鎖
- DNA 複製に関わる酵素
- バクテリアの DNA 複製
- 真核生物の DNA 複製
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DNA 複製の基礎
DNA の複製は、メセルソンとスタールの実験 で示されたように、半保存的 semiconservative に行われる。つまり、DNA の 2 本の鎖が 1 本ずつに分かれ、それぞれは新しい DNA 鎖を合成するための鋳型になるわけである (図、Public domain)。
Replication bubble と replication fork
DNA 複製のために、2 本鎖が解離している部分は、電子顕微鏡で観察すると丸い「泡」のように見える。そのため、この場所は
これに対して、実際に DNA 複製が行われている場所を
リーディング鎖とラギング鎖
リーディング鎖 |
連続的な複製が行われる方の鎖。 |
ラギング鎖 |
不連続な複製が行われる方の鎖。ラギング鎖を鋳型として形成される短い鎖を |
なぜラギング鎖で複製が不連続でなければならないか、というのは、意外とピンとこない点である。とくに PCR のイメージがあったりすると、ラギング鎖の複製も連続で良いと思ってしまう。
私がわかりやすかった説明は、
この図で言うならば、replication fork は右方向へ移動している。上のラギング鎖で DNA 複製が進んだとしたら、その起点よりさらに右側の鎖がほどけ、合成を待っているのである。
この部分を合成するために、さらに右側から次の合成をスタートする必要がある。これを繰り返すことで、ラギング鎖の合成が不連続になる。YouTube 動画は多数あるが、わかりやすかったものを一つ載せておく。
DNA 複製に関わる酵素
DNA の複製には、多くの 酵素 enzyme が必要である。簡単に表にまとめておく。ページの上にある図も再掲しておくので、参考にしてほしい。各酵素の詳細ページがある場合は、酵素の名前からリンクしている。
Initiator proteins |
DnaA など。複製起点 oriC に結合し、DNA の一部をほどく (1)。 |
DNA ヘリカーゼ |
ラギング鎖に結合しながら 5' → 3' 方向へと移動し、DNA をほどいてゆく。 |
DNA gyrase |
DNA ヘリカーゼに先行し、DNA 鎖を緩める役割を果たす (1)。 |
Primase |
DNA 複製のための 3'-OH 基を提供する 10 から 12 塩基ほどの RNA プライマーを合成する (1)。 |
DNA ポリメラーゼ |
DNA を複製する酵素。種類がたくさんあるので、詳細はリンク先を参照のこと。 |
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バクテリアの DNA 複製
まず DnaA などの initiator proteins が複製起点 oriC に結合し、DNA の一部をほどく (1)。1 本鎖となった DNA に、
10 から 12 塩基ほどの RNA がプライマーとして DNA 合成開始のための 3'-OH 基を提供する (1)。これは RNA polymerase である primase によって合成される。
伸長反応は DNA polymerase III によって行われる (1)。RNA プライマーを分解するのは DNA polymerase I である。
Theta replication では、環状 DNA の二本鎖がほどけて replication bubble を作る。その中で DNA が合成される。一方、Rolling-circle replication では、二本鎖のうち一本が切れ、そこで新しい鎖が合成される。
真核生物の DNA 複製
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References
- Amazon link: Pierce 2016. Genetics: A Conceptual Approach: 使っているのは 5 版ですが、6 版を紹介しています。
- By The original uploader was Adenosine at English Wikipedia. - Transferred from en.wikipedia to Commons., CC BY-SA 2.5, Link
Kriegstein & Hogness, 1974a. Mechanism of DNA replication in Drosophila chromosomes: structure of replication forks and evidence for bidirectionality. Proc Natl Acad Sci 71, 135-139.
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