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DNAとDNAの複製と変異について。

生物学

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こんにちは~

今日はなんだか難しいことを考えたいムードで、

かなり前に買った長ーい本を読み直したり、

数学に関することを調べたりしています。

特に最近興味があるのがDNA(つまり遺伝子)です。

遺伝子とかそういうものは世の中であまり知られていないみたいですが、

蔦屋書店で”ゲノム編集とは何か”という本を買ったことでいろいろ調べるようになりました。

私は新書とかを買うときには、基本的に内容で選ばないで、背表紙の題だけを見て

選ぶので、おもしろそうだなーと思った題の本だけ買います。

・・・この本で読んだことをまとめてみました。

 

まず、DNAとは、デオキシリボ核酸(deoxiribonucleic acid)の略です。

デオキシリボ核酸は、「ヌクレオチドを基本単位とする高分子化合物」で・・・。

高分子化合物、が分からないのですが。

さて、ヌクレオチドとは、五炭糖とリン酸と四種類の塩基のひとつがつながった分子です。これが何兆個もずっとつながってできた鎖が2つ重なったものがDNAだということです。

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塩基はアデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)、シトシン(C)の四種類。

塩基のつながり方には決まりがあって、AはTと、GはCとつながるようになっています。AとTは、分子の間の水素結合という結合が3つ(三個)で、GとCは2つなので、そういうふうにつながったほうが安定するためです。

二つの塩基がつながったペア(対)を「bps」という単位で表します。

人間の遺伝子は、32億bpsくらいあるそうです。

 

DNAの二十らせんがタンパク質と一緒に折りたたまれて棒のようになっているのが染色体です。人間の染色体は、23対あって、1から22番目までのペアは「常染色体」と呼ばれます。23番目が性染色体で、XとYの組み合わせだと男性に、XとXの組み合わせだと女性になります。

チンパンジーは48本の染色体をもっています(人間は46本)。稲は12本、マウスは40本だそうです。人間よりチンパンジーのほうが染色体が多いとは。知りませんでした。

また、DNAの中の遺伝子は25%くらいしかないようです。

 

遺伝子は、基本的に「プロモーター」という調節領域と、タンパク質を合成するのにかかわる場所「エクソン」と、かかわらない場所「イントロン」からなっています。エクソンは体をつくるタンパク質を合成するのに直接かかわる塩基がある部分で、イントロンはそうではありません。プロモーターにはエクソンとイントロンが交互に何度もあります。

遺伝子の情報からタンパク質を合成するまでに、DNAの情報をRNAに書き写します。RNAはリボ核酸と呼ばれる中間分子で(ここあたりもよくわからないけど)、

新しいDNA複製のらせんを作るときに使われるらしいです。

書き写すとき、タンパク質合成には不要なイントロンの部分がすべて除去されて、エクソンの部分だけが残ります。こうしてできあがったのが「mRNA(メッセンジャーRNA」です。mRNAの塩基はDNAとはちょっとちがって、A、T、G、Cが、

転写プロセスでA、U(ウラシル)、G、Cというふうに、チミンの塩基がウラシルに置き換えられます。

f:id:kishidonguri:20170210205458p:plain5と3は、複製するとき、5→3の方向に延びていくことができるという意味です。

つぎに、mRNAが核の外の「リボソーム」と呼ばれる小器官に移動して「翻訳」されます。「翻訳」では、たとえば、AAUという塩基が「アスパラギン」というアミノ酸に対応します。リボソームは、こうやって塩基をアミノ酸に翻訳して、そのアミノ酸をどんどんつなげていきます。できあがったアミノ酸の鎖は、それだけではタンパク質とは呼べないのですが、鎖の電気的な性質から三次元の構造になって、タンパク質になります。ここでやっと、タンパク質の合成が終了?します。

 

あとはもう難しくて理解できなかったので、遺伝子の変異についてちょっと書きました。

もっともよくある変異は、DNA上の特定の場所にある塩基が、個人によってちがうことです。このような変異は、遺伝子の0.1%つまり、だいたい320万個にひとつくらいに現れる変異です。これをSNP(スニップ)とかSNVといい、これがどの場所に現れるかによって体の性質などが決まります。たとえば、お酒に強いとか、弱いとか、そういう感じ。アジア人にはお酒が苦手な人が多いようです。

SNPは突然変異として、ランダムに現れます。突然変異は、細胞が分裂するときに主に起こるそうです。また、紫外線を浴びたときなどにも表れるようです。

体細胞に起きた突然変異(がんなど)は、子供や孫に受け継がれることはまずありません。でも、それが生殖細胞で起こると、子供に引き継がれます。新生児はふつう、一人50~100個くらいの突然変異を持って生まれてくるようです。この中のある変異が子孫に引き継がれ、その人たちが全人口の1%を占めると、それはSNPと呼ばれるようになります。逆に、1%に満たない場合はSNVと呼ばれます。

もっとも大規模な変異は、染色体の「異数性」と呼ばれる変異です。

これは染色体の数がふつうとはちがってしまうことです。ふつうは2本ですが、3本になってしまう「トリソミー」、4本になると「テトラソミー」、5本は「ペンタソミー」と呼ばれます。逆に、一本しかないのは「モノソミー」です。有名なのが21番染色体のトリソミーで、これがダウン症候群の原因になっています。

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異数性は、卵細胞が減数分裂するときに染色体がきちんと分離できていなかったことで起こります。異数性の人が生まれてくる確率はとても低く、500人に一人くらいです。

遺伝子やDNAが発見されたのは19世紀よりも前だということで、意外とずいぶん前に発見されていたんだなーと知り驚きました。

いつもよりずっと長い記事になってしまいすみません。

最後まで読んでいただきありがとうございました。