複製開始点
2010年 06月 16日
DNA合成に関わる役者を紹介する前に、DNAの複製がいかに大変なものかということを知ってもらいたいと思います。
原核生物のDNA複製はヒトに比べると比較的簡単です。原核生物のゲノムDNAは環状であり、必ず“Ori”と呼ばれる1箇所の複製基点から複製が開始されます。
しかしながら、ヒトの染色体は大腸菌のような環状ではなく23本の線状の染色体に分かれています。しかも、真核生物の場合はゲノムサイズが原核生物と比較にならないほどデカイ!大腸菌は460万塩基対であるのに対して、ヒトは30億塩基対。3ケタも多いんです。
そのため真核生物の複製基点は複数存在します。
ヒトにおいては・・・複製基点は数百~数万箇所あるのではないかと考えられています。
だいぶ数値に幅がありますね。実はハッキリとはわかってないんです。また、染色体のどこが複製基点なのかもわかっていません。。。
とにかく、複製開始点になる場所に“複製開始認識複合体”と呼ばれる巨大な一群のタンパク質が集合し、その複合体にDNAポリメラーゼが呼び寄せられ、DNAの複製が開始されます。ちゃんと適切な場所で適切なタイミングに適切な役者が働くのですからすごいですよね。。。このような生物の内側の現象にはいつも驚かされます。
そこから、DNA鎖の複製が始まるのですが、だいたい1回の複製にかかる時間は10時間くらいです(もちろん細胞の種類により、この時間は長くもなり、短くもなりますが・・・)。これを、長いと思うか、短いと思うかは、その人それぞれだと思いますが、私は意外と長いなぁ~・・・と感じました。
真核生物の細胞内におけるDNAポリメラ-ゼの複製速度は数十塩基/秒くらいだそうです。一方、大腸菌のような原核生物では一桁ほどDNAの合成速度が速いようです。
進化の過程でDNAの複製速度が遅くなった理由のひとつはゲノムの複雑さにあると思います。
例えば・・・
真核生物のゲノムDNAは原核生物とは異なり、150塩基対ごとにヒストンと呼ばれるタンパク質に巻き付くような構造をしています(古細菌は原始的なヒストンをもっていますが・・・)。
このように、ヒストンにDNAを巻き付けることで、DNA鎖が絡まらないようにしているわけです。また、ヒトゲノムの量は膨大ですから、必要なときに必要な遺伝子だけが使えるように整理整頓されているわけですね♪
したがって、真核生物のDNA複製は原核生物に比べて、“ヒストンからDNA鎖をはがす”という手間があります。
他にも真核生物のDNA構造が原核生物のそれより複雑な点は多々ありますが、そのような複雑さを乗り越えて、正確にDNAを複製するために真核生物のDNA複製は原核生物のDNA複製より、比較的ゆっくりであると考えることができるでしょう。
原核生物のDNA複製はヒトに比べると比較的簡単です。原核生物のゲノムDNAは環状であり、必ず“Ori”と呼ばれる1箇所の複製基点から複製が開始されます。
しかしながら、ヒトの染色体は大腸菌のような環状ではなく23本の線状の染色体に分かれています。しかも、真核生物の場合はゲノムサイズが原核生物と比較にならないほどデカイ!大腸菌は460万塩基対であるのに対して、ヒトは30億塩基対。3ケタも多いんです。
そのため真核生物の複製基点は複数存在します。
ヒトにおいては・・・複製基点は数百~数万箇所あるのではないかと考えられています。
だいぶ数値に幅がありますね。実はハッキリとはわかってないんです。また、染色体のどこが複製基点なのかもわかっていません。。。
とにかく、複製開始点になる場所に“複製開始認識複合体”と呼ばれる巨大な一群のタンパク質が集合し、その複合体にDNAポリメラーゼが呼び寄せられ、DNAの複製が開始されます。ちゃんと適切な場所で適切なタイミングに適切な役者が働くのですからすごいですよね。。。このような生物の内側の現象にはいつも驚かされます。
そこから、DNA鎖の複製が始まるのですが、だいたい1回の複製にかかる時間は10時間くらいです(もちろん細胞の種類により、この時間は長くもなり、短くもなりますが・・・)。これを、長いと思うか、短いと思うかは、その人それぞれだと思いますが、私は意外と長いなぁ~・・・と感じました。
真核生物の細胞内におけるDNAポリメラ-ゼの複製速度は数十塩基/秒くらいだそうです。一方、大腸菌のような原核生物では一桁ほどDNAの合成速度が速いようです。
進化の過程でDNAの複製速度が遅くなった理由のひとつはゲノムの複雑さにあると思います。
例えば・・・
真核生物のゲノムDNAは原核生物とは異なり、150塩基対ごとにヒストンと呼ばれるタンパク質に巻き付くような構造をしています(古細菌は原始的なヒストンをもっていますが・・・)。
このように、ヒストンにDNAを巻き付けることで、DNA鎖が絡まらないようにしているわけです。また、ヒトゲノムの量は膨大ですから、必要なときに必要な遺伝子だけが使えるように整理整頓されているわけですね♪
したがって、真核生物のDNA複製は原核生物に比べて、“ヒストンからDNA鎖をはがす”という手間があります。
他にも真核生物のDNA構造が原核生物のそれより複雑な点は多々ありますが、そのような複雑さを乗り越えて、正確にDNAを複製するために真核生物のDNA複製は原核生物のDNA複製より、比較的ゆっくりであると考えることができるでしょう。
by Thompsons
| 2010-06-16 08:56
| DNA複製と進化