バイオインフォマティクスの資格を取るためにメモしまくる件について 生命科学編(ゲノムDNAの半保存的複製)

半保存的複製
DNAポリメラーゼ
連続的不連続的複製
超らせんの解消
複製開始点

半保存的複製

細胞のDNA は二本鎖で二重らせん構造
↓
向かい合う二本鎖が一本鎖ずつに分かれる
↓
それぞれの鎖を鋳型として相補的な塩基配列をもつ新しい DNA鎖が合成
↓
新たにできた二本鎖 DNAは、必ず元の DNA 鎖と新しいDNA鎖の組合わさる



DNAポリメラーゼ
・真核生物には、a、β、γ、δ、ε、T7など種類がある。
・核のDNA 複製にはδ、ε
・原核生物はI,II, IⅡがある。
・IⅡがDNA 複製において主たる働きをする

・DNAを鋳型とし、3→5'方向に移動しながら、塩基配列に相補的な A, T, G,Cのいずれかの塩基をもつデオキシリボヌクレオチドを5'→3'方向に結合していく働きをもつ酵素
・単独では合成を開始できないため、プライマーゼとよばれる酵素とプライマーが必要となる
・プライマーゼとは…鋳型 DNA 鎖を認識し、その塩基配列に相補的なリボヌクレオチドを結合して短い15 塩基程度のRNA 断片(= プライマー)をつくる酵素
・合成されたDNA鎖どうしは最終的にDNA リガーゼ(DNAどうしを結合する酵素)によって結合される
・プライマーは、DNAポリメラーゼなどによって除去され、すべて DNA に置き換わる。

鋳型DNA+プライマーゼ
↓
プライマー+ DNAポリメラーゼ
↓
DNA合成　5'→3' 
↓
DNAリガーゼによって結合
↓
プライマー除去


連続的不連続的複製

・DNA ヘリカーゼの働きにより、ゲノム
上のDNA 複製の開始位置である複製開始点から二本鎖が解かれ、一本鎖となる。
・解けた部分=複製フォーク
・同一方向の場合、プライマーが結合すると、リーディング鎖が合成される
・逆方向となる場合、ラギング鎖とよばれる短いDNA 鎖(真核生物では100塩基程度)が不連続的に合成される
・プライマー+ ラギング鎖 =岡崎フラグメント
・岡崎フラグメント同士をつなげるのは、DNAリガーゼ

超らせんの解消
DNA鎖の二重らせんが巻き戻される際、強いねじれが生じる場合がある。解消するのがトポイソメラーゼ。二本鎖 DNA の片方あるいは両方を一時的に切断し、ねじれの張力を解消して再結合する働きがある。

複製開始点
・複製が開始される DNA 上の位置=複製開始点
・原核生物では環状の DNA上に1カ所のみOriとよばれる
・真核生物のゲノムDNA の複製開始点は複数ある。
それぞれの複製開始点から合成される単位をレプリコンといい、両方向に進む複製フォークどうしが出会ったところでレプリコンが連結される。このように多くの起点から複製が開始され同時に進行していくので、DNA 全体の複製が短時間で完了される。