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dATPとddATPの重要な違いは、dATPはDNA合成を終了させることができないのに対し、ddATPはDNA合成を終了させることができる点である。これは、ddATPがペントースの3ʹ位にH原子を持つのに対して、dATPは3ʹ位にOH基を持つためである。
デオキシリボ核酸は、DNAを構成する成分である。dNTPはプリン塩基やピリミジン塩基によって4種類あり、そのうちの1つがdATPです。dATPの窒素塩基はアデノシンです。ddNTPはサンガーシーケンスに用いられるヌクレオチドです。dDNTPは4種類あり、ddATPはddNTPのことです。
1. 概要と主な違い 2. dATPとは 3. ddATPとは 4. dATPとddATPの類似点 5. 横並び比較 - 表形式でのdATPとddATP 6. 要約
デオキシアデノシン三リン酸は、DNAを構成するヌクレオチドで、DNAポリメラーゼがDNA合成の基質として用いる。dATPは、デオキシリボース分子、アデノシン、3つのリン酸基の3成分で構成されている。したがって、プリンヌクレオシド三リン酸である。化学式はC10H16N5O12P3、分子量は491.182です。
図01:dATP
dATPはATP(アデノシン三リン酸)とは糖組成が異なり、リボースを含んでいます。ウラシルヌクレオチドのdATP塩基対で転写を行う。dATPはDNA合成に関与するほか、細胞の生存を維持するためのエネルギー移動分子として働く。dATPはリボヌクレオチド還元酵素の非競合的阻害剤として作用するため、体内で高濃度になると毒性を示す。免疫機能の低下を招く可能性があります。
ジデオキシアデノシン三リン酸(ddATP)は、サンガーシーケンサー法で使用される4つのヌクレオチドのうちの1つである。構造的には、ddATPはdATPに類似した他の3つの構成要素を持っている。アデニン塩基、デオキシリボース、3つのリン酸塩である。
図02:ddATP
ddATPはdATPと異なり、隣接するヌクレオチドとホスホジエステル結合を形成して鎖を伸ばし続けるために、ペントースの3ʹ位にOH基がない。3ʹ位には水素原子がある。したがって、ddATPを添加したら、DNA合成は終了する。これがサンガーシーケンスの基本原理である。このように、ddATPはサンガーシークエンスにおいて鎖伸長阻害剤として働く。サンガーシークエンスでは4本のチューブを使用し、そのうちの1本にddATPを添加した。
dATPはペントースの3ʹ位にOH基を持つが、ddATPはペントースの3ʹ位にOH基がない。また、dATPはDNA合成に用いられるモノマーであるのに対し、ddATPはサンガーシーケンス時の終止鎖伸長に使用される。これがdATPとddATPの重要な違いなんですね。また、dATPはホスホジエステル結合を形成することができるが、ddATPはできない。
以下のインフォグラフィックでは、dATPとddATPの違いを表形式でより詳しく示し、並べて比較できるようにしています。
つまり、dATPはDNA合成の前駆体であり、ddATPはサンガーシーケンスにおいてDNA合成を終了させるために用いられるヌクレオチドである。また、dATPはペントースの3ʹ位にOH基を持っており、次のヌクレオチドとホスホジエステル結合を形成することができる。一方、ddATPは3ʹ位にOH基がないため、次のヌクレオチドとホスホジエステル結合を形成することができない。その結果、DNAの配列が伸びなくなる。そこで、本稿では、dATPとddATPの違いについてまとめた。
1"28.6 DNA sequencing", 化学図書室, 図書館, 2020年9月23日, こちらから入手可能です。"Deoxyadenosine Triphosphate", Wikipedia, Wikimedia Foundation, 16 December 2020, available here.2 "Deoxyadenosine Triphosphate", Theウィキペディア、ウィキメディア財団、2020年12月16日。