多少の説明

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ゲノム・遺伝子・DNA
染色体=タンパク質(ヒストン)+DNA
細胞分裂時の染色体(青)と紡錘糸(緑Microtubule)
遺伝子とDNA
遺伝子:細胞から細胞へ、親から子へ受け継がれ、
肌の色や性格など特定の性質(分子レベルで見ると
主に蛋白質の一次構造=アミノ酸の並び方)を規定す
るもの(抽象的な概念)
DNAはその物質的実体、直線あるいは環状分子で、
遺伝子を構成する領域が並んでいる(上のイメージ)
染色体とは、そのDNAを含む目に(顕微鏡で)見える
構造
ヒトの23対の染色体
X染色体と
Y染色体
染色体
DNAの折りたたみ
Nucleosomes-H1
linker histone
ヒトの染色体の構成
Intron(余計な切り
取られるところ)と
Exon(タンパク質
に翻訳されるとこ
ろ)
DNAとRNA
4(5)つの塩基
RNA
AとT(U) GとCが水素結合する
塩基対形成Base pairing
•
核酸
染色体のDNAは、2本の高分子が対
になっていて、2重らせん構造をしていま
す。対を作っているのは、アデニン(A)、
チミン(T)、グアニン(G)、シトシン(C)の核
酸塩基とよばれるものです。水の水素結
合は結構でたらめですが、核酸塩基の
水素結合は決まった組み合わせで作ら
れます。アデニンはチミンと、グアニンは
シトシンと図のような水素結合しています。
二重らせん
double helix
水素結合の重要性
同じく水素結合で
保持されているが、
DNAは塩基を内
側に(塩基間の水
素結合)、蛋白質
のα-Helix は,主
鎖間の水素結合
で成り立ち,アミノ
酸側鎖を外側に出
している
DNAの複製 Replication
半保存的複製
DNA複製と
細胞分裂
大腸菌のDNAは
環状
複製開始が頻繁
だとこんな感じ
半保存的複製と分かる
遺伝情報発現の
Central Dogma
DNA 複製
Replication
転写 Transcription
RNA
翻訳 Translation
蛋白質
転写 Transcription
=mRNA合成
転写
翻訳 Translation
=タンパク合成
リボソーム上で
mRNAの塩基配列がタンパク質のアミノ酸配列に変換される
Ribosome 大サブユニット
グレーとオレンジどちらがRNA, どちらがタンパク??
先の図オレンジがタンパク
リボソーム
P-site-bound peptidyl
tRNA, 緑;
SSU (40S) proteins, 青
緑; small subunit (18S)
rRNA, 黄色yellow
LSU (60S) proteins, オ
レンジ; large subunit
(25S/5.8S/5S) rRNAs,
青.
小胞体(ER)膜についている
Poly(ribo)some
転写と翻訳
(バクテリアでは転写と翻訳は同時に起こる)
1. An aminoacyl-tRNA
molecule binds to a vacant Asite on the ribosome
2. A new peptide bond is
formed at the P-site
(LSUずれる)
3. The mRNA moves a
distance of three nucleotides
through the small-subunit
chain (SSUが移動)
IF : (開始因子) initiation factor 1, 2, 3
fmet-tRNA
IF1 IF2 IF3
GDP
IF
GTP
IF
mRNA
EF : (伸長因子) elongation factor Tu, G
GTP
Tu
GTP
IF
E P
E P
A
開始反応
50S
A
GTP
Tu
GDP
Tu
三者複合体の結合
(PサイトにfMet-tR NAをチャージ)
E P
A
E P
A
50S
30S
E P
A
30S
E P
A
伸長反応
ペプチド転移
(23S rRNAが触媒?)
RF
トランスロケーション
終結反応
E RF
P A
E P
(A,PサイトからE,P サイトへ移動)
E P
A
RF
RF
RF : (終結因子) releasing factor
RRF : ribosome recycling factor
翻訳の素過程
RF1 RF2 RF3 RRF
GDP
G
A
GTP
G
系統樹を作るための予備知識
• 遺伝子の系譜≒種の系譜 なのだが
• 遺伝子の系譜を正確に求めるのは困難(化
石がない)
• どんな遺伝子を比較するか
相同遺伝子を比較する 相同遺伝子には種類がある
• 小数の遺伝子をいい加減に比較したのでは、
正確な系統樹は得られない computerを利用して
大量の正確な情報を用いる
パラログ、オルソログ、ホモログ
パラロジー(paralogy):
1つの種の中で塩基配列がよく似ていること、種形成以前に進
化的に近い関係であった。
パラログ(paralog):遺伝子重複で生まれた類似遺伝子で、同一
ではないが、類似の機能を持っているタンパクの遺伝子。
オーソロジー(orthology):
異なる種の間で塩基配列がよく似ていること。
オルソログ(ortholog):共通の先祖遺伝子から垂直に伝えられ(
通常の遺伝)、異なる種で同じ機能を示すタンパクの遺伝子。
ホモロジー(homology):
相同性、種の内部、種間でも共通の進化的起源を示唆する類
似性。(収斂進化ということもある)
ホモログ(homolog):相同性を示す配列をもったもの。
種の系譜(系統樹)と遺伝子の系譜
全生物の系統樹を作るのに適当な遺伝子
全生物が持っている生命に必須なもの
• rRNA(リボソームRNA)
• リボソームタンパク質
例 Ribosomal protein L1
• ATP合成酵素と真核生物のV-ATPase
rRNAs
rRNA tree
ATPase
細胞質
リボソーム
が多数
Cell wall
(外膜)と
細胞膜
鞭毛基部体とATP
合成酵素-二つの
ロータリーモーター
F-ATPase
Movies
Fo部分
Gogarten, J.P. and Taiz, L. (1992) Photosynth. Res. 33: 137-146.
ATP合成酵素から液胞膜V-ATPaseが進化した
(ATPを利用して液胞内部を酸性にする)
V-ATPase
真核生物
古細菌
真正細菌
外群
古細菌ATP
合成酵素
真核生物液胞
膜ATPase
古細菌
菌類
ニンジン
ハエ
ラット
細菌
真正細菌ATP
合成酵素
トウモロコシ葉緑体
ラン藻
細菌
菌類 ミトコンドリア
トウモロコシ ミトコンドリア
ラット ミトコンドリア
現在でも遺伝子の移動は起こっている
ミトコンドリア
プラスチド
核には,ミトコンドリアゲノム
丸ごとあるいは多数の断片
常にプラスチドゲノムから核
への移動が起こっている
核
なぜか,プラスチドゲノムに
は移動しにくい??

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