「二重らせん」の版間の差分

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[[DNA]]二重らせん構造は、1953年、分子模型を構築する手法を用いて[[ジェームズ・ワトソン]]と[[フランシス・クリック]]によって提唱された<ref name="WatsonCrick1953">{{cite journal|last1=Watson|first1=J. D.|last2=Crick|first2=F. H. C.|title=Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid|journal=Nature|volume=171|issue=4356|year=1953|pages=737–738|pmid= 13054692 |doi=10.1038/171737a0}}</ref>。当時、DNAが遺伝物質であることの証拠は既に発表されていた。例えば、[[オズワルド・アベリー|アベリー]]らによる[[肺炎双球菌]]の[[形質転換]]実験(1944年)や[[アルフレッド・ハーシー|ハーシー]]らによるブレンダー実験(いわゆる[[ハーシーとチェイスの実験]]、1952年)からの証拠である。しかし、複雑な遺伝情報を単純な物質である DNA が担っているという考えには批判も多く、[[タンパク質]]こそが遺伝物質であろうという意見も強かった。二重らせんモデルの提唱によって、[[遺伝]]がDNAの複製によって起こることや[[塩基配列]]が遺伝情報を担っていることが見事に説明できるようになり、その後の[[分子生物学]]の発展にも決定的な影響を与えた。1962年、この研究により、ワトソンとクリックは[[モーリス・ウィルキンス]]とともに[[ノーベル生理学・医学賞]]を受賞した。
 
==二重らせんの主要な特徴==
[[File:DNA chemical structure.svg|thumb|300px|right|DNA二重らせんのいくつかの特徴を示す模式図]]
二重らせんモデルでは、以下の7つの特徴が強調されている(なお、以下の特徴はB型DNAのものである)。
#二重らせんは2本の[[ヌクレオチド|ポリヌクレオチド]]鎖から成る。
#2本のポリヌクレオチドはそれぞれ方向が逆である(反平行である)。
#二重らせんは、[[右巻き、左巻き|右巻き]]である。
#[[塩基]]は二重らせんの内部に、リン酸基をもつバックボーンは外側に配向している。
#一対の塩基は相補的な関係にあり、[[水素結合]]によって結ばれている。
#二重らせんは約10塩基対で一回転する。
#二重らせんには、主溝(major groove)と副溝(minor groove)がある。
 
1. の特徴を証明することに最も困難があったと言われている。[[光学異性体]]の研究で有名な[[ライナス・ポーリング]]もDNAの立体構造について研究し、ワトソンとクリックの論文の数か月前に[[三重らせん]]モデルを提案している。後にDNA密度測定により二重らせんが正しいことが証明された。
 
2. の特徴は反平行の二本鎖DNAのみが二重らせんを構築できることを説明している。[[デオキシリボース]]の5'側の配列を上流、3'側の配列を下流とする。
 
3. の特徴には、左巻きのZ型DNAという例外が知られている。
 
4. の特徴はプリン、ピリミジン環が内部であると同時に[[糖]]-[[リン酸]]に関しては外部に配向していることを説明している。なおプリン、ピリミジン環はらせん軸に対してほぼ直角に傾いている。
 
5. の特徴は[[エルヴィン・シャルガフ]]によって提案された塩基存在比の法則([[#二重らせんに貢献した研究|後述]])をうまく説明することができた。後に[[アデニン]] (Adenine) と[[チミン]] (Thymine) の間に2本の、[[グアニン]] (Guanine) と[[シトシン]] (Cytosine) の間に3本の水素結合が存在することが示された(詳しくは[[相補的塩基対]])。一般に、この相補的塩基対は発見者の名前にちなみワトソン・クリック塩基対と呼ばれている。
 
6. 一回転あたりのらせん軸の長さは34[[オングストローム]] (Å) 、らせん軸に沿った塩基対間の距離は3.4 Å、らせんの直径は20 Åである。
 
7. の特徴は二重らせんは完全に規則正しいらせんを描いているわけではないことをあらわしている。塩基の積み重なりと糖ーリン酸骨格のねじれの関係上、完全に規則正しい二重らせんから鎖がずれ、らせんには幅が異なる2種類の溝が存在する。大きなほうを主溝、小さなほうを副溝という。多くの[[タンパク質]]は、主溝からアクセスすることによって特異的な塩基配列を認識する。
 
==様々な二重らせん構造==