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「微生物学」練習問題解答 6章 1 DNA 複製の際,二本鎖 DNA のうち一方の鎖は 3’

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Academic year: 2021

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解答6章

- 1 -

「微生物学」練習問題解答  6章 

1 DNA 複製の際,二本鎖 DNA のうち一方の鎖は 3

側から,もう一方の鎖は 5

側から巻きほどかれる.

DNA ポリメラーゼは 5

→3

方向に向けてヌクレオチドを結合し,新しい DNA 鎖を伸長させる.3

側 から巻きほどかれる鎖上では,DNA ポリメラーゼが巻きほどく方向と同じ向きで作用するため,連 続的に DNA 鎖が伸長しリーディング鎖となる.一方,5’側から巻きほどかれる鎖上では,DNA ポリ メラーゼは巻きほどく方向とは逆に作用するため,連続的に DNA 鎖が伸長されず短いヌクレオチ ドの断片がいくつも合成されてラギング鎖となる.

2 相補鎖:5

-TTACGTTGACGCCTCGTAATACAT-3

アミノ酸配列:MYYEAST

※M:メチオニン,Y:チロシン,E:グルタミン酸,A:アラニン,S:セリン,T:トレオニン

3 (1)アンピシリン耐性プラスミドをもった大腸菌との接合によってアンピシリン耐性プラスミド を取得した.

(2)人為的な処理により,アンピシリン耐性プラスミドが細胞内に導入される形質転換が起こっ た.

(3)アンピシリン耐性遺伝子をもった溶原性ファージの感染によって,アンピシリン耐性遺伝子 が染色体またはプラスミド中に導入される形質導入が起こった.

などによって,大腸菌はアンピシリンに対する耐性を獲得したと考えられる.

4 イントロンは,真核生物において mRNA に転写されない DNA 配列部分であり,タンパク質に翻訳さ れる遺伝子部分を分断する形で存在している.エキソンは,イントロンによって分断されたタン パク質をコードする DNA 領域である.

転写後,真核生物の mRNA の 5’末端は,グアニン(G)が付加され,さらにこの G はメチル化された キャップ構造となる.一方,3’末端は,ポリ A 付加シグナルの 11~30bp 下流でエンドヌクレアー ゼによって切断された後,ポリ A ポリメラーゼによってポリ A が付加される修飾を受ける.その 後,核内低分子リボ核酸タンパク質の作用による一連のスプライシング反応によってイントロン 部分が除去され,エキソンどうしが連結して成熟 mRNA となる.

5 PCR に 必 要 な 三 つ の ス テ ッ プ は , DNA の 熱 変 性 (thermal denaturation) , DNA の 再 会 合 (reassociation),そして,DNA の伸長 (extension)である.PCR 反応には,耐熱性 DNA ポリメラ ーゼ,4 種類のデオキシリボヌクレオチド三リン酸 (dNTP),2 価マグネシウムイオン,増幅させ る鋳型となる DNA,そして,増幅領域を挟むようにデザインされた 2 種類のプライマーが必要とな る.

DNA の熱変性のステップにおいて,反応系の温度を 94˚ C にすることで鋳型となる DNA や非特異的

に会合したプライマーを解離させる.次に,DNA の再会合のステップにおいては,反応系の温度を

(2)

解答6章

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段階的にプライマーの溶解温度(Tm 値)まで,または,溶解温度よりも数度低い値まで,下げるこ とによって,プライマーを鋳型のターゲット部位に会合させる.さらに,DNA の伸長のステップに おいては,反応系の温度を耐熱性 DNA ポリメラーゼの反応最適温度 (68〜72˚ C)に設定すること により,プライマーの 3

側に dNTP が取り込まれて DNA の伸長が行われる.

PCR 反応では,この三つのステップを,通常 25〜30 回繰り返して行うことにより,ターゲットの DNA 断片を指数関数的に増幅することが可能である.

6 通常,pUC18 のマルチクローニングサイトに DNA 断片が挿入されるとβ-ガラクトシダーゼ遺伝子

である lacZ が分断されて酵素活性を失う.しかしながら,挿入される DNA 断片が 3 の倍数の長さ

(base pair) であるとき,フレームシフトが起こらずにポリペプチド鎖がβ-ガラクトシダーゼの

途中に挿入された形の融合タンパク質として発現する.このような融合タンパク質の多くは,タ

ンパク質の立体構造が崩れて酵素活性を完全に失っているか,非常に弱い活性を残すだけなので

選別は容易である.しかし,まれに立体障害に影響を与えることなくβ-ガラクトシダーゼ活性を

ほぼ完全に保持したままの場合がある.マイケル君は,このような DNA 断片が挿入されたクロー

ンを拾ったと考えられる.

参照

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