DNAの複製と転写

これらは、細胞レベルで起こる非常に複雑で高度に制御されたプロセスです。しかし、その過程の複雑さや用語のなじみにくさから、DNAの複製や転写はまだよく知られていない。実際、生物科学のバックグラウンドを持つ人の中には、これらの用語を知らない人も相当数いる。そこで、本稿では、これらのプロセスで発生する重要な事象と、両者の重要な差異をわかりやすく探ることを目的とする。

DNA複製とは？

DNA複製とは、1本のDNAから2本の同じDNAを作り出すことであり、一連のプロセスを経て行われるものである。これらのプロセスはすべて、細胞周期の間期または細胞分裂のS期に発生する。これはエネルギーを消費するプロセスであり、その制御には主に3つの酵素、すなわちDNAのねじを外す酵素、DNAポリメラーゼ、DNAリガーゼが関与している。まず、DNA巻き戻し酵素は、反対側の鎖の窒素塩基間の水素結合を切断することで、DNA鎖の二重らせん構造を解体する。この分解は、DNA鎖の真ん中ではなく、片方の端から始まる。このように、DNA解離酵素は制限核酸エキソヌクレアーゼと見なすことができる。一本鎖DNAの窒素塩基が露出した後、対応するデオキシリボ核酸が塩基配列に従って配列し、DNAポリメラーゼ酵素によって対応する水素結合が形成される。この特殊なプロセスは、両方のDNA鎖で行われる。最後に、連続するヌクレオチドの間でホスホジエステル結合が形成され、DNAリガーゼが使われてDNA鎖が完成する。これらのステップを経て、1本の親DNA鎖から2本の同一のDNA鎖が形成される。

DNA転写とは？

転写は、遺伝子発現やタンパク質合成の重要な部分である。リボ核酸ポリムターゼは、DNA鎖の目的の位置で水素結合を切断し、二重らせん構造を開いて窒素塩基配列を露出させる。RNAポリメラーゼは、DNA鎖の露出した塩基配列に従って、一致するヌクレオチドを配列する。さらに、RNAポリメラーゼはホスホグリカン結合を形成することで、新しい鎖の形成を助ける。新しくできた鎖はリボヌクレオチドで構成されているので、タンパク質合成や遺伝子発現の次のステップに塩基配列を提供するのはRNA鎖である。そのため、メッセンジャーRNA鎖（mRNA）と呼ばれています。しかし、窒素塩基配列を決定すると、チミン塩基がウラシル塩基に置き換わっている以外は、mRNAの配列はDNA配列と同じになるのです。転写が終了すると、DNA鎖の中の目的の遺伝子に類似したmRNA鎖が形成される。