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組換え修復

組換え修復. 2 本鎖にいずれも障害を受け，相補鎖を鋳型として利用できない場合の修復 相同染色体の塩基配列を基に損傷部の修復が行われる. 損傷受けた塩基配列部分の除去 1 本鎖部分に RecA が結合 1 本鎖部分が相同染色体（損傷部と相同な塩基配列）に結合 DNA ポリメラーゼにより相同塩基配列を鋳型に DNA 鎖の合成 リガーゼで鎖同士の結合. リガーゼで結合. 遺伝子組換え. 遺伝子の中に新しい配列が加わったり，削除されたり，別の配列と置換されることを ｢ 遺伝子組換」という（遺伝子工学でいう遺伝子組換とは意味が異なるので注意すること）. 相同組換えの仕組み.

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組換え修復

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Presentation Transcript

  1. 組換え修復 • 2本鎖にいずれも障害を受け，相補鎖を鋳型として利用できない場合の修復 • 相同染色体の塩基配列を基に損傷部の修復が行われる

  2. 損傷受けた塩基配列部分の除去 • 1本鎖部分にRecAが結合 • 1本鎖部分が相同染色体（損傷部と相同な塩基配列）に結合 • DNAポリメラーゼにより相同塩基配列を鋳型にDNA鎖の合成 • リガーゼで鎖同士の結合 リガーゼで結合

  3. 遺伝子組換え 遺伝子の中に新しい配列が加わったり，削除されたり，別の配列と置換されることを｢遺伝子組換」という（遺伝子工学でいう遺伝子組換とは意味が異なるので注意すること）

  4. 相同組換えの仕組み オス由来とメス由来 1本鎖が切れる場合と2本鎖とも切れる場合がある

  5. 片方のDNA鎖に切れ目（ニック）が入る場合 ヘリカーゼ活性によりDNA鎖を開く エキソヌクレアーゼ活性により1本鎖DNAを生じる RecBCD 1本鎖にRecAが結合

  6. RecBCDにより1本鎖DNAが生じる • 1本鎖DNAにRecAが結合 • 1本鎖DNAが相同DNA鎖と結合 Holliday構造 交差部分のスライディング

  7. DNA鎖2本とも切れ目が入る場合 • それぞれのDNA鎖にRecAが結合 • それぞれのDNA鎖が相同染色体（相同塩基配列領域）に結合 • 切れ目部分に広い欠損がある場合はDNAポリメラーゼにより相同塩基配列を基にDNA鎖の合成 • リガーゼで鎖同士の結合

  8. １ 2 3 ４ 3 １ ４ 2

  9. 減数分裂時に見られる相同遺伝子組み換え • 減数分裂 　生殖細胞でみられる分裂様式で２倍体から１倍体の細胞を生じる • 第一段階 　相同染色体同士の結合と分離（このとき相同組換えが起こる） • 第二段階 　２倍体から１倍体の細胞が生じる

  10. 第一分裂 相同染色体の結合 相同染色体の組換え 複製した相同染色体同士がからみあう 第二分裂

  11. 減数分裂時の遺伝子組換えの意味 １回の減数分裂で４個の配偶子（生殖細胞）を生じるが，ゲノムは全て異なる 多様性のある生殖細胞を生じる

  12. トランスポゾン型組換え 10/29

  13. 転移因子（トランスポゾン）による遺伝子組換え転移因子（トランスポゾン）による遺伝子組換え トランスポゾンの転位により新しいアミノ酸が加わったり，あるいはフレームシフトを起こす 他の部位へ転移

  14. 原核生物のトランスポゾン 大腸菌のトランスポゾンと移動様式 • トランスポゾンの切り出し • 別は場所へ挿入（インテグラーゼによる）

  15. エピソーム • ゲノム以外に細胞の形質を変化させるDNAを染色体外遺伝因子（エピソーム）という • エピソームにはプラスミドとウイルスがある

  16. プラスミド • 細胞内で自立的に増殖できるDNA分子（複製起点を持つ） • 環状の２本鎖で超らせん構造 • 細胞の生存に不可欠ではないが種々の形質を細胞に与える • R因子：薬剤耐性の形質を細胞に与える • F因子：F因子を有する細菌はF因子感染能を獲得 • ColE1：バクテリオシン（細菌が産生する抗菌物質）　　　合成能を獲得する

  17. 耐性菌の誕生 耐性菌は抗生物質分解酵素遺伝子を持つプラスミドの感染で生じる

  18. ウイルス • プラスミド同様細胞内で自立的増殖が可能 • さらに細胞への感染能がある（プラスミドでは細菌の助けが必要） • 細菌に感染するウイルスをバクテリオファージという

  19. ウイルスの生活環 • ウイルス遺伝子が細胞内へ移動 • 遺伝子の複製，キャプシッドたんぱくの合成 • ウイルスの合成 • 細胞外へ放出

  20. バクテリオファージの生活環 溶原系 溶菌系 （部位特異的遺伝子組換

  21. F因子の働き F因子により １．繊毛を形成（他の細菌に付着しやすくなる） ２．遺伝子を移入できる 19/29

  22. プラスミドによる原核細胞の　　　　　人工的形質転換プラスミドによる原核細胞の　　　　　人工的形質転換 プラスミドが入りやすくなった細菌 コンピテント細胞 ここではテトラサイクリン耐性を獲得する場合を挙げている

  23. 遺伝子工学　　　　（細胞の人工的形質転換）遺伝子工学　　　　（細胞の人工的形質転換） • ｉＰＳ細胞は遺伝子を導入することで分化した細胞を全能性細胞へ形質転換したもの 遺伝子導入により新しくたんぱくを合成させる

  24. 遺伝子工学の手順 プラスミドあるいはウイルスDNAを利用してに目的とする遺伝子を細胞内へ移入して機能を発揮させる 切る つなぐ 増やす 組換たんぱくの合成

  25. 目的とする遺伝子のベクターへの組み込み 制限酵素処理により目的とする遺伝子がベクターへの組み込みが可能となる 遺伝子を細胞に移入するために使用するプラスミドやウイルスを運び手（ベクター）という

  26. ベクターへの目的遺伝子の挿入 • ベクターDNA，目的遺伝子を同じ制限酵素で切断する(遺伝子が挿入されるベクターDNA鎖上の領域をマルチクローニングサイトという） • ベクターDNAと遺伝子をリガーゼにより結合する 2４/２９

  27. 遺伝子が挿入される部位 Blue/White選択による遺伝子組み込みベクターの選択 青いコロニー 白いコロニー マルチクローニングサイト 複数の制限酵素切断部位が存在

  28. 組換え（Recombinant)たんぱくの産生法

  29. 2７/２９

  30. 遺伝子ドーピング • ミオスタチン（成長因子）の機能が低下すると筋肉細胞が成長して筋肉が増大する • 運動はミオスタチンの産生量を低下させる • ミオスタチン遺伝子に変異がおきて働きが抑制されると筋肉が増強する ミオスタチン遺伝子が変異した牛 ２８/２９

  31. 遺伝子ドーピングの方法 • 生体外の方法 　遺伝子工学により抗体たんぱくを大量に産生し選手に注入 • 生体内の方法 • ミオスタチンの機能を抑制する抗体たんぱくの遺伝子を選手の血液から採取したリンパ球に導入する • このリンパ球を生体に戻す

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