Ch t 21Chapter 21 DNA Biology and TechnologyDNA Biology and Technology

21.1 DNA and RNA structure and function21.2 Gene expressionp21.3 DNA Technology21 4 Genomics21.4 Genomics

5/31, 6/7 & 14 by Nagayama at Dept. Mol Med

21.1 DNA and RNA structure and function

DNA: 核酸、物質の名称

cf. DNA in mitochondria

Genome:

Gene:

ゲノム、核内の全てのDNA

遺伝子 Genomeのうち遺伝子情報を有するものGene:

Chromatin:

遺伝子、Genomeのうち遺伝子情報を有するもの

核内のDNAと蛋白の複合体

2 nm

ヒトの核ゲノム（約30億塩基）

遺伝子 非遺伝子

25 % 75 %

遺伝子 非遺伝子

アミノ酸指定配列 アミノ酸非指定配列 偽遺伝子 その他繰り返し配列

1.2 % 23.8 %アミノ酸指定配列 アミノ酸非指定配列 偽遺伝子 その他繰り返し配列

転写調節配列イントロン非翻訳配列など

ncRNA転写調節 列非翻訳配列など

高分子DNAは、目でみることができる。Ｘ

Base ( )A: adenine, G: guanine →プリンT: thymine, C: cytosine→ピリミジン

相補的塩基対

Complementary paired bases( )

A=T, G=C

塩基

Structure of DNAy y

Sugar (deoxyribose)Phosphate

, G C

nucleotide

(二重螺旋)

nucleotide Anti-parallel ( )逆平行poly

1. Replication of DNA ( )2 遺伝情報の蓄積 ( 21 2)

DNAの3つの機能DNAの複製

遺伝子 →遺伝子

2. 遺伝情報の蓄積 (→21.2)3. 変異mutation (p.492)

遺伝子 →遺伝子

２本鎖 & 相補的

(5’→3’)Template (鋳型)

XSemi-conservative

(半保存的)

5’ 3’DNA合成の方向性と複製①

53’ 5’

3

5’5’

3’5’

5’

3’

5’岡崎フラグメント（断片）

3’

X

ゼDNAヘリカーゼDNA合成酵素

DNA合成酵素

DNA合成の方向の方向

鋳型DNAがDNA合成鋳型DNAがDNA合成酵素に取り込まれる方向

ビデオへ（Disk 2．DNAは伝える1）

Structure and function of RNA ( )ribonucleic acid

PO4

CH CHO A,U,C,G

CH25’

CHCH3’ ribose

OH OH

DNAでは“O”がとれる。即ちdeoxy状態。よって、deoxyribonucleic acid。deoxyribonucleic acid。

RNAの種類

codingcodingmessenger (m) RNA

DNAを鋳型として作られる（21.2）。遺伝子情報を核から細胞質・リボゾ ム 運ぶ（ 使者 使い走り）

non-codingribosome (r) RNA

ボゾームへ運ぶ（messenger：使者、使い走り）。

核 体 作 れ 蛋白 緒 ボゾ を 成すtransfer (t) RNA

核小体で作られる。蛋白と一緒にリボゾームを形成する。

核で作られる。アミノ酸をリボゾームへ運ぶ（transfer: 運ぶ）。small RNA

sn (small nuclear) RNA: sno (small nuleolar) RNA

スプライシング核小体でrRNAを修飾sno (small nuleolar) RNA

mi (micro) RNA: si (small interference) RNA:

核小体でrRNAを修飾翻訳修飾mRNAの分解

LocationFunction

Structure

Function

21.2 Gene expressionStructure and function of proteins

multiple amino acids=polypeptide or protein

Gene expression: an overview生体を構成する要素：

蛋白蛋白脂質糖質核酸核酸↓

脂質・糖質・核酸は酵素 nucleus（蛋白）から作られる

↓遺伝子産物は、蛋白

転写、蛋

転写どうやって、DNAがアミノ酸になるのか？

翻訳↓

どうやって４つの塩基で２０個のアミノ酸を規定

必須アミノ酸 ２０種類

cytoplasm

↓

個のアミ 酸を規定するのか？

必須アミノ酸：２０種類何塩基で１つのアミノ酸を規定しているのか？句読点はあるか？

Transcription

C

C G

T A

A T

Transcription is taking placehere—mRNA nucleotides arebeing joined by the enzymeRNA polymerase so that their

i l t

A T

RNA合成酵素

sequence is complementaryto a strand of DNA.

RNApolymerase

3′

TA

GC

鋳型

p y

DNAtemplatestrand

This mRNA transcript is

C

CG

AT

This mRNA transcript isready to be processed andthen it will move into thecytoplasm.

Non-templateor “gene” strand C

A T

C G

T A

to mRNA processing

5′

調節領域

enhancer構造遺伝子（蛋白になる部分）

調節領域

promoterenhancer

poly A signal

5’-・・cgatgtttctagcttga・・-3’(sense)3’ ・・gctacaaagatcgaact・・ 5’(anti sense)3’-・・gctacaaagatcgaact・・-5’(anti-sense)

5’-・・cgatgtttctagcttgag g g g

・・・・・・・・・・・・

・・

5’ 3’RNA polymerazeInactive DNA strand

3’-・・gctacaaagatcgaact・・5’-・・cgauguuucuagcuuga・・-3’

DNA template strand

Cap構造の付加 poly A付加 スプライシングCap構造の付加、poly A付加、スプライシング

splicing by snRNA (ribozyme)5’非翻訳領域 3’非翻訳領域

Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 4

Alternative (alternate) splicing (p.499)

Exon 2 Exon 3 Exon 4

Start codon* *

Stop codon