遺伝子検査の基礎知識...2 タカラバイオ 遺伝子検査の基礎知識 1902 1 遺伝子とは? ゲノム・遺伝子・DNA ゲノムは、ある生物が持つ遺伝情報全体を表す用語です。ゲノムの中には、多数の遺伝情
01 01コアカリキュラム 1. 遺伝子と染色体の構造 2. ゲノムと遺伝子の関係 3....
Transcript of 01 01コアカリキュラム 1. 遺伝子と染色体の構造 2. ゲノムと遺伝子の関係 3....
山形大学医学部1年次講義
「ゲノム解析学」資料
遺伝子実験施設
中島 修
121003
コアカリキュラム
1. 遺伝子と染色体の構造
2. ゲノムと遺伝子の関係
3. DNAの合成、複製と修復
4. DNAからRNAを経てタンパク質合成に至る遺伝情報の変換過程
5. プロモーター、転写因子などによる遺伝子発現の調節
6. PCRの原理とその方法
7. ゲノム解析にもとづくDNAレベルの個人差(田宮先生)
講義の目的
遺伝子の構造・機能を理解し、それらを明らかにするためにどんな実験手法を用いることが出来るかを学習する.
講義の予定
10/3 遺伝子の化学的性質,構造と遺伝子発現の流れ
DNA合成・複製,細胞,染色体
10/10 遺伝子のクローニング(分離),PCR,塩基配列解析
10/17 遺伝子発現制御,遺伝子発現解析の実験方法
10/24 ゲノム,遺伝様式,遺伝子変異
10/31 比較ゲノム学,遺伝子改変マウスの作製と応用
11/7 遺伝子組換え実験に関係する法律,(予備または試験)
Tom Strachan • Andrew Read
Human Molecular Genetics Fourth Edition
Copyright © Garland Science 2011
教科書
日本語訳:ヒトの分子遺伝学 第4版
メディカルサイエンスインターナショナル
1.遺伝子の化学的性質,構造と遺伝子発現の流れ
遺伝子の2つの定義
•A gene is a determinant, or a co-
determinant, of a character that is inherited
in accordance with Mendel’s rules.
•A gene is a functional unit of DNA.
機能的RNA分子を作るための鋳型として働く,長鎖DNA(ゲノム)の一部分
05_03_Griffith.jpg
05_04_Avery_MacLeod.jpg
DNAの構造と遺伝子発現
セントラルドグマ
DNA→RNA→Protein Gene Coding RNA (mRNA)
アミノ酸配列情報をもつRNA
Transcription
転写
Translation
翻訳
Cf.
Noncoding RNA
アミノ酸配列情報の無いRNA
ほとんどの遺伝情報はDNA→RNA→タンパク質の一方向に流れる
• Transcription, by which DNA is used by an RNA
polymerase as a template for synthesizing one of many
different types of RNA
• 転写とは,様々なタイプのRNAのうちの1種類を合成するために,DNAがRNAポリメラーゼにより鋳型として、使われる過程を指す
• Translation, by which mRNA is decoded to make
polypeptides at ribosomes, which are large RNA-protein
complexes found in the cytoplasm, and also in
mitochondria and chloroplasts.
• 翻訳とは,mRNAが,リボソームでコドンに基づいて、塩基配列からアミノ酸へ変換して,ポリペプチドを合成する過程を指す
核酸・タンパク質の化学的性質
• DNA,RNA,タンパク質:構造単位
(ヌクレオチド,アミノ酸)が繰り返されている高分子ポリマー
塩基
糖(リボース) ヌクレオチド
01_06.jpg
01_02.jpg
ヌクレオチド
• アデニン(A), シトシン(C), グアニン(G),
チミン(T)塩基が糖残基1’位の炭素に結合し、5’または3’位にリン酸が結合して
いる.塩基と糖のみが結合したものをヌクレオシドと呼ぶ。
01_02_2.jpg
プリン
ピリミジン
01_04.jpg
3’,5’-ホスホジエステル結合
01_06.jpg
プリン ピリミジン プリン ピリミジン
リボース デオキシリボース
分子内水素結合によるヘアピン形成
トランスファーRNA (tRNAGly)
タンパク質(ポリペプチド)の構造
側鎖
アミノ基
カルボキシル基
ペプチド結合 アミノ酸繰り返し単位
塩基性
酸性
非電荷極性アミノ酸
非電荷中性アミノ酸
非極性
水素結合
イオン結合
疎水結合
疎水性相互作用
弱い非共有結合
ファンデルワールス力
01_11.jpg
01_12.jpg
Transcription Factor
転写因子
鋳型鎖
mRNAと同じ塩基配列
トランス作用性とシス作用性
トランス作用性因子(trans-acting factor): 離れた遺伝子によって合成され,作用部位まで移動可能な因子。例 転写因子
シス作用性因子(cis-acting factor): 自身が存在している遺伝子のみに作用可能な因子。例 エンハンサー,プロモーター
ポリペプチドをコードする真核生物の遺伝子のプロモーター
β-グロビン遺伝子
グルココルチコイド受容体遺伝子
TATA box CAAT box GC box
GC box
01_17.jpg 真核生物mRNAの5’ cap構造
5’->3’の分解への防御
核から細胞質への移行
スプライシング
リボソームへ結合
mRNAの3‘末端のポリアデニル(polyA)化
核から細胞質への移行
一部のmRNAの安定化
リボソームへ結合
翻訳後修飾
3’-非翻訳領域 5’-非翻訳領域
01_20.jpg
Kozak 配列
5’-GCCPuCCAUGG-3’
AUGの次のGと上流方向にさかのぼって3番目のプリン塩基(Aが望ましい)
リボゾームがmRNA上の開始コドン(first ATG)を見つける目印
ミトコンドリアDNA
コドンの3番目の塩基のゆらぎ
ポリペプチド修飾の主要なタイプ
膜通過に必要
A cofactor, such as a divalent cation (such as Ca2+, Fe2+,
Cu2+, or Zn2+) or a small molecule required for functional
enzyme activity (such as NAD+)
コファクターとは,酵素活性発現に必要な2価陽イオンや小分子を指す
A ligand (any molecule that a protein binds specifically)
リガンドとはタンパク質へ特異的に結合する分子の総称.主に、非共有結合による,可逆的に結合する場合が多い。
1次構造 ポリペプチドのアミノ酸配列
2次構造組み合わせから生じる,ポリペプチドの立体構造
複数のサブユニットからなるタンパク質の立体構造
2次構造
3次構造
4次構造
1次構造の部分的な立体構造
αへリックス
βシート
ジスルフィド(S-S)結合
2.DNA合成・複製,細胞と染色体
半保存複製
岡崎フラグメント
DNA複製に関与するタンパク質の主な種類
トポイソメラーゼ
二本鎖DNAの一本鎖に切れ目を入れてDNAの巻き戻し、スー
パーコイル構造での、らせん構造を維持している緊張を解放する
ヘリカーゼ
トポイソメラーゼによってスーパーコイル構造が解消された後、複製フォークで二重らせんを完全に巻き戻す
DNAリガーゼ
岡崎フラグメントの間にある切れ目をつないで、完全なDNA鎖にする
03_01.jpg
03_02.jpg
原核生物 真核生物
核 無 有
内部構造 単純 複雑(膜によって仕切られた細胞小器官・細胞骨格
ゲノム 1つの環状染色体 細胞核内の複数の線状の染色体
ゲノムの
折り畳み
無し ヒストン等のタンパク質により精密に折り畳まれている
02_20_lipid membranes.jpg
01_18_folds mito.jpg
01_22_ER.jpg
01_23_Golgi apparatus.jpg
01_27_cytoskeleton.jpg
Actin filaments Microtubules Intermediate filament
05_18_mitosis.jpg
02_05.jpg
05_28_inactivated X.jpg
三毛猫のほとんどはメス
04_10.jpg
例:突然変異 X染色体に関しての女性の体細胞
05_01_Chromosomes.jpg
02_03.jpg
05_24_Chromatin pack.jpg
05_29_alter_nucleosme.jpg
02_04.jpg
個々の染色体は間期核内で独自の染色体領域を専有
02_16.jpg
02_13.jpg
02_15.jpg
02_15_2.jpg