「DNA」って何なの？？②

どうも、「日々是実験！！」

ケニアpです。

「生物学って面白いやん」シリーズの第二回目になります。

前回、「DNAはA,T,G,Cという４種類ある化学物質で、水に溶ける」ということをお伝えしましたが、

今回は構造面を中心に、語っていこうと思います。

1.「二重らせん」という美しい構造

DNAが二重らせん構造をしているということは、聞いたことがある人も多いかと思いますし、高校生物では絶対習います。

遡ること1953年、ジェームズ・ワトソンとフランシス・クリックによって、DNAの分子構造が明らかになり、分子模型が作られました。

DNAの構成単位であるヌクレオチドが、リン酸と五炭糖の部分が結合していくことによって、１本の「ヌクレオチド鎖」という鎖状に連なる構造をとります。このヌクレオチド鎖が２本寄り添うと、塩基同士の弱い結合（水素結合）によってはしご状のような形となり、この２本のヌクレオチド鎖がらせん状にねじれることで、「二重らせん構造」となっています。

このとき、塩基同士の結合には２種類あり、アデニン(A)とチミン(T)、グアニン(G)とシトシン(C)がそれぞれ特異的に結合します。
これを「塩基の相補性」といって、AとT、GとCはペアリングして結合するんですよね。

つまり、ある一本のDNA配列が「...AAGTCC...」となっていると、この配列に相補的にくっつく配列は「...TTCAGG...」となるんです。

二重らせん構造と聞いて、とても複雑なんじゃないかと一瞬思いますが、

2本のDNA配列(ヌクレオチド鎖)がある
↓
AとT、GとCはペアになるというルールのもと結合
↓
2本のDNA配列がねじれて二重らせんになっている（ちなみにねじれ方は右回りです）

という極めてシンプルな３ステップで成り立っています。

二重らせんとしてねじれる理由は、

・自在に折れ曲がることができる
・小さい体積で多様なDNA配列を作ることができる
・相補的であることで、片方の配列に傷がついて損傷しても修復することができる

これらがよく挙げられます。

【ここで面白ポイント】　
生命の設計図と言われるDNAの構造は、二本の配列が相補的に結びついてねじれた「二重らせん構造」をとることで、数多くの情報をパッケージングしている！

2.「熱」によって変形する！？

二重らせん構造をしていると説明してきましたが、実はDNAは形を変形させることができるのです！！

特に「熱の温度」によって、形を変えます。

一般的に、高温になると物質は溶けたり形を変形させたりするイメージってありますよね。

氷を温めたら溶けていきますし、水で洗うよりお湯で洗った方が汚れが取れやすかったり…
熱が物質に与える影響というのは身近なところに数多くあります。

DNAも熱による影響を受けます。

【ここで面白ポイント】
DNAは高温になると、二重らせん構造がほどけて1本ずつに分かれ、
温度を低下させていくと、再び二重らせん構造になり、元に戻る！！

これ、すごくないですか？？

この性質のことを「DNAの変性」といいます。

高温になったとき、DNA配列がバラバラになるのではなく、配列を保ったまま、塩基同士の結合が離れるため、1本のDNA配列の状態になります。

そしてここが肝心なところ。

高温で1本になってしまったDNAはゆっくり温度を元に戻して下げていくと、DNAの塩基同士の相補的な結合（前半で申し上げたペアリングです）によって、再び2本のDNA配列となり二重らせん構造に戻るのです、、！！

塩基同士のペアリングによって再び結合することを「DNAのアニーリング」といいます。

一度解離してしまったものが元に戻る性質に、衝撃を覚えました、、

この性質をもとに作られた技術が、今や毎日のようにニュースで報道されている「PCR」なんです。

(PCRの原理についてはまた別の記事で詳しく語ろうと思います。)

【まとめ】

・DNAは、2本の鎖状につながったDNA配列(塩基配列とよく言います)が塩基同士のペアリングによって結合し、ひねることによって二重らせん構造をしている。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

・この二重らせん構造は加熱すると離れて1本の塩基配列となり、温度を低下させていくと再び結合して二重らせん構造になる。

いかがでしたでしょうか。

今回は構造のお話を少ししてみました。

まだまだお伝えし切れていないことは山ほどありますが、興味のある方は是非調べてみてください。

DNAのこと、より興味を持っていただけたら嬉しいです！

次回は「遺伝子」について語ります。DNAとの違いは？遺伝子は何者なのか、入り口の部分をお話しする予定です。

それではまた次回の記事でお会いしましょう。

ケニアp