DNA七変化 -2-

Z-DNA, Triplex, Tertaplex

このページのテーマは、これ!
さまざまなDNAの立体構造(Z-DNA, Triplex, Tertaplex)について

助手 「博士、このページでも前のページに引き続き、DNAの立体構造の話をするんですよね。」
博士 「その通りじゃ。 ここまでのDNAの立体構造の話を聞いて、どう思ったかね?」
助手 「DNAって、綺麗だなぁって思いました。 それに、あんなにシンプルな構造なのに、色々な形に変われるなんて不思議ですね。 でも、DNAはもっと色々な形に変われるんですよね?」
博士 「うむ。 では早速、このページの最初の構造を紹介しよう。 まず最初に紹介するのは、Z-DNAじゃ。 このZ-DNAは、5'-CGCGCGCGCGCGCG-3'とか5'-ATATATATATAT-3'みたいに、プリンとピリミジンが交互に並んだ配列で形成されるんじゃ。」
Z-DNA
助手 「上の図がZ-DNAですね。 でも、B-DNAと何が違うんですか?」
博士 「普通のB-DNAは右巻きの二重らせんじゃが、なんとZ-DNAは左巻きの二重らせんなんじゃよ。 なぜZ-DNAと名付けられたか、分かるかね?」
助手 「きっと、発見した人がドラゴンボールZのファンだったんでしょうね。」
博士 「違う!! Z-DNAでは、DNAの各々の鎖の軸がジグザグになっておるんじゃよ。 つまり、ZigZag-DNAだからZ-DNAなんじゃ。」
助手 「なーるほど。 面白いですね。」
博士 「さて、次に紹介するのはTriplex構造じゃ。 またの名を三重鎖DNA構造ともいう。」
助手 「あれ? 普通、DNAは二重鎖ですよね? このTriplex構造は、三重鎖なんですか? でも、どうやって?」
博士 「Triplex構造が形成されるためには、少なくとも2つの条件がある。 ひとつは、DNAの片方の鎖がすべてプリン塩基、もう片方がすべてピリミジン塩基であることじゃ。 そしてふたつ目が、左右が鏡に写したように対称な配列になっていることじゃ。」
Mirror
博士 「上の図では、赤い矢印がピリミジン鎖、青い矢印がプリン鎖を示しておる。 Triplex構造では、この領域の片側半分(片方の矢印)がほどけて、そのピリミジン鎖が折り返されて第3の鎖となるんじゃ。」
助手 「この第3の鎖も、ちゃんと塩基対を形成できるのですか?」
博士 「うむ。 Triplex構造では、下の図のようなHoogsteen塩基対と呼ばれる特殊な塩基対が使われるんじゃ。 つまり、B-DNA中のプリン塩基と、第3の鎖のピリミジン塩基とが、新たな塩基対を作るということじゃ。 塩基の組み合わせは、必ずC-G-CかT-A-Tでなくてはならないので、左右対称な塩基配列が必要なんじゃ。」
Hoogsteen
助手 「なるほど。 でも、第3の鎖はピリミジン鎖でなくてはならないのですか?」
博士 「いや、プリン鎖も第3の鎖になることが出来る。 その場合は、下の図のような逆Hoogsteen塩基対と呼ばれる特殊な塩基対が使われるんじゃ。」
Reverse
助手 「では、プリン鎖とピリミジン鎖のどちらが第3の鎖となるかは、どうやって決まるんですか?」
博士 「それは、そのDNAが置かれた環境によるんじゃ。 例えば、弱酸性の時はピリミジン鎖、中性でマグネシウムがあるときはプリン鎖が第3の鎖となる。 そして最終的に、下の絵のような美しいTriplex構造が完成するんじゃよ。」
Triplex
助手 「なんか、複雑そうな構造ですね。 本当に、こんな構造が出来るんですか?」
博士 「確かに難しそうな感じはするが、下のアニメーションを見れば可能であることが分かるじゃろう。」
TRIPLEX3
博士 「ちょっとここで、奥様に耳寄りな情報じゃ。」
助手 「私、奥様じゃありません!」
博士 「実は、人工的に合成したプリン鎖(あるいはピリミジン鎖)を使って、人工的にTriplex構造を作ることが出来るんじゃ。 しかも、このようなTriplex構造は、遺伝子の転写を効果的に抑制することが知られており、遺伝子治療の手段のひとつとしても注目されておるんじゃ。」
助手 「ふむふむ...」
博士 「ついでにもう一つ、Triplex構造の応用編を紹介しよう。 Triplex構造では、3本鎖DNA+1本鎖DNAという構造になっておるが、ある条件下ではこの1本鎖の部分が別なTriplex構造の第3の鎖となるんじゃ。 そして、下の図のような構造になる。 この構造は、NoduleDNAと呼ばれておる。」
NoduleDNA
助手 「なるほど。 DNAは、1本鎖・2本鎖・3本鎖と自由自在に変化できるんですね。 まさか、4本鎖もあったりしますか?」
博士 「実は、あるんじゃよ。 これは下の図のようになっておるんじゃが、詳しい構造については、いつかテロメアについて説明するときに、一緒に紹介しよう。」
Tetraplex
助手 「なるほど。 これで全部ですか?」
博士 「実際にはもっと色々な構造が存在するのじゃが、今回は比較的有名な構造だけを紹介しておこう。 最後にもう一つ付け加えておくと、CruciformやZ-DNAやTriplex構造の形成はスーパーコイルと呼ばれる力によって促進されるんじゃ。 このスーパーコイルについては、また別のページで紹介しよう。」
助手 「ところで博士、5本鎖は? 6本鎖は? 100本鎖も作っちゃいましょう!」


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