クエリ: 人体にはDNAがいくつある?
文章: ヒトゲノム 核ゲノムは約31億塩基対あり、細胞核内で24種の線状DNAに分かれて染色体を形成している。最も大きいものが2億5千万塩基対で、最も小さいものが5500万塩基対である。
文章: DNA修復 ヒトおよび真核生物においては一般に、DNAは細胞内において核とミトコンドリアの二つの領域に存在する。核内に存在するDNA(核DNA:nDNA)は、ヒストンと呼ばれるビーズ状の蛋白質に巻き付き、染色体として知られる大規模な団粒構造を形成し、保護された状態で存在している。nDNAにコード化されている遺伝情報を読み出す必要がある場合は、必要となった区間だけが解きほぐされ、読まれ、再び巻きなおされて保護された状態となる。これ的に、ミトコンドリア内に存在するDNA(ミトコンドリアDNA:mtDNA)の場合、ヒストンとの複合体を形成することなく単一あるいは複数のコピーからなる環状DNAとして存在している。ヒストン蛋白質によって与えられる構造的な保護を欠いているため、結果として、mtDNAはnDNAに比べてはるかに損傷を受けやすくなっている。加えて、ミトコンドリアは内部で定常的に生産されているATPのために非常に強い酸化的環境となっており、これも、mtDNAをさらに損傷を受けやすいものにしている。ヒトのmtDNAは13種のタンパク質に関する遺伝情報をもっているが、これらの遺伝情報が破壊され、機能不全を起こしたミトコンドリアはアポトーシスを活性化することがある。 文章: ペプチド合成 DNA断片を組み込んだベクターをターゲットとなる細胞に導入する方法はいくつかある。大腸菌では塩化カルシウムや塩化ルビジウムで処理してコンピテントセルとしてプラスミドを取り込ませる方法、マイクロインジェクションにより直接導入する方法、電気により細胞膜に穴を開けてそこからプラスミドを導入する電気穿孔法などがある。酵母では細胞壁のペプチドグリカンを除去したスフェロプラストにDNAを取り込ませるスフェロプラスト法、酢酸リチウム溶液で処理してDNAを取り込ませる酢酸リチウム法などがある。 文章: 生命 大島泰郎によれば、現在、我々人類が知っている生命は、地球上の生物のみであるが、これらのすべての生物は同一の先祖から発展してきたと、現代生物学では考えられている。その理由は、すべての地球生物が用いるアミノ酸が20種類だけに限定され、そのうちグリシンを除き光学異性体を持つ19種類がすべてL型を選択していること、またDNAに用いる核酸の塩基が4種類に限定され、それらがすべてD型である事である。 文章: 人体実験 人体に関係する諸科学及び医療の技術開発には、人体への実験を避けて通ることが出来ない部分が存在する。もちろん、動物などを使った研究も行われるが、動物と人間では異なる部分も多く、最終的には人体で扱われる技術である以上、当然のことながら、人間で試験を行わなければならない部分も存在する。病原体の研究では、人間にしか感染しない病原体が少数ではあるが存在し、その研究のために人間を使った例がいくつか知られる。 文章: DNAトポイソメラーゼ トポイソメラーゼは大きく2つの型(I 型と II 型)に分類される。I 型と II 型 は、さらに反応機序の異なる2つのサブクラスに分類される(IA, IB と IIA, IIB)。一部の細菌と古細菌は、水平遺伝子移行(lateral gene transfer)によっていくつかのトポイソメラーゼ遺伝子(括弧で示されたもの)を互いに交換しているらしい。また、真核生物のSpo11(減数分裂期の組換えに先立ってDNA2重鎖切断を担う酵素)は IIB 型と構造的に類似するが、DNAの再結合活性はもたないため通常トポイソメラーゼには分類されない。 文章: ヒトマイクロバイオーム 2010年に欧州の研究者によって、ヒトの消化器に1000種以上、330万個の微生物の遺伝子の数があることが判明し、これはヒトゲノムの遺伝子2万5千の約150倍として注目を受けた。人類のDNAは99.9%が同じだが、ヒトマイクロバイオームでは構成が同じ人はいない。 文章: 系統DNA検査 一塩基多型(SNP) はDNAシーケンスの1核酸の変化である。一般的なY-DNA SNP検査ではおよそ20,000 から 35,000の SNPを検査する。 SNP検査を受けることで、STRよりも高精度の結果が得られる。2人の個人の関係について追加の情報を得るために、またハプログループを確かめるために検査が行われる。 文章: エナメル質 エナメル質は無機質が多く、人体で最も硬い組織であるが、いくつかの理由で失われる。 文章: DNA複製 細胞周期にDNA複製がたった一回しか行われないためには複製起点に点火済みか否かを示す目印が必要となる。細菌の複製起点にはいくつかメチル化された配列が存在し、これらメチル化状態はDNA複製の前後で異なる。この違いが目印である。例えば大腸菌の"oriC" には11個のGATC-CTAGがあり、これはアデニンのN6位をメチル化するDamメチラーゼ (Dam methylase, Dam methyltransferase, DNA adenine methylase) の標的配列である。複製前は標的配列の両鎖ともメチル化されている。複製により、メチル化のない娘鎖が会合。結果、dsDNAの一方だけメチル化されたヘミメチル化DNA (hemimethylated DNA) となる。ヘミメチル化は複製開始を阻害すると考えられている。なぜなら、全くメチル化されていない複製起点は効率よく機能するため、複製開始に両鎖のメチル化が必要という考えが否定されているためである。ゲノム中のほかの典型的なGATC配列はどこにあろうと複製後1.5分以内にメチル化されるのに対し、複製起点のそれは約13分かかる。このため、複製起点の標的配列は何らかの形で保護されていると思われる。 文章: コピー数多型 通常ヒトの細胞には遺伝子は2個(2コピー)あり、一つは父方、もう一つは母方に由来するとされる。しかしCNVとは個人によっては1細胞あたりある遺伝子が1個(1コピー)しかなかったり、あるいは3個(3コピー)以上存在するといった遺伝子の“数の個人差”であり、一塩基多型(SNP)に代表されるような“配列の個人差”とは異なる概念である。遺伝子の重複、欠失が何らかの疾患、特に先天性疾患と関連している報告は過去にも多数あったが、正常な形質をもつヒトのゲノム中に高頻度に見られる多型として初めて明確な報告がなされたのは2004年のことである(2、3)。その後の解析によりヒトゲノムの1割以上の領域を覆う多型であることがわかり(4)、疾患感受性、薬剤感受性などを含めヒトの形質差に広く関与している可能性があることが示された。 文章: DNA修復 DNA修復機構に関与する遺伝子の欠陥は、いくつかの重篤な遺伝病の原因となる。例えば、ヌクレオチド除去修復(NER)の機能不全が原因の遺伝的疾患として、次のようなものがある。また、NER以外のDNA修復機構の異常に起因する遺伝的疾患としては、 文章: 系統DNA検査 常染色体DNAは、性別の決定に関与しない22対の染色体に含まれる。 常染色体DNAは各世代で組み換えられ、新しい子孫は両親から染色体の対を受け取る これらは両親から正確に同じく継承し、また大まかに、祖父母から曾曾曾祖父まで等しく継承する。 したがって、特定の祖先から受け継ぐマーカー(ゲノムの特定の部分にある変種、一塩基多型またはSNPとして知られる)の数は世代を経るごとに半減する。つまり、ある個人は両親それぞれから半数のマーカーを継承し、祖父母それぞれから約4分の1ずつ継承し、曾祖父母それぞれから約8分の1ずつ継承する。継承はもっとランダムで、遠い祖先ほど均等ではなくなる 一般的に、系統DNA検査はおよそ70万のSNPを検査する。サンプルに含まれるDNAの結果報告は複数の段階を経る:すべての主要なサービス提供者はIlluminaが提供するチップを用いた装置を使用する。 チップはどのSNP位置を検査するかを決定する。サービス提供者によって異なるバージョンのチップが使用される。また、最新のバージョンのIlluminaチップは別のSNP位置の組を検査する。SNP位置と塩基対の一覧は「生データ」として顧客に提供される。生データはしばしば別のサービス提供者へアップロードされ、さらなる解釈と一致が行われる。さらなる解析のためデータはGEDmatch(サードパーティ製のwebベースのツールで、元のサービスプロバイダからの生データを解析する)にアップロードされることもある。 文章: クロマチン ヒト二倍体細胞に納められているDNAの総延長はおよそ2 mに達する。これを直径約10 μmの核に収納するための構造がクロマチンである。クロマチンを構築するうえで最も基本となる構造が、ヌクレオソーム(nucleosome)である。まず、4種類のコアヒストン(H2A、H2B、H3、H4)が2コピーずつ集まって八量体(オクタマー)を形成し、その周りを約146bpのコアDNAが約1.65回左巻きに巻きつく(ヒストンおよびDNA超らせんの項参照)。この構造はヌクレオソームコア粒子(core particle)と呼ばれる。2つのヌクレオソーム(コア粒子)の間を繋ぐDNAがリンカーDNA(linker DNA)、そこに結合するヒストンがリンカーヒストンである。多数のヌクレオソームがリンカーDNAを介してアレイ状につながった構造を電子顕微鏡で観察すると、いわゆる beads-on-a-string 状の形態が観察される。この構造は、その直径から10-nm ファイバー(10-nm fiber)と呼ばれる。また、ヌクレオソーム・リンカーDNA・リンカーヒストンの複合体をひとつのユニットとしてクロマトソーム(chromatosome)と呼ぶことがある。 文章: 核DNA 核DNAは、核酸で構成されている。その構造は二重らせんであり、2本の鎖が互いに巻きついている。この二重らせん構造は、1953年にフランシス・クリックとジェームズ・ワトソンがロザリンド・フランクリンの集めたデータを基に解明した。各鎖は、ヌクレオチドの繰り返しからなる長いポリマーである。各ヌクレオチドは、5炭素糖、リン酸基と有機塩基からなる。ヌクレオチドは、その塩基によって区別される。塩基には、アデニンとグアニンが含まれる大きな塩基のプリンと、チミンとシトシンが含まれる小さな塩基のピリミジンがある。シャルガフの法則は、アデニンは常にチミン、グアニンは常にシトシンと対になると述べる。リン酸基同士はホスホジエステル結合、塩基同士は水素結合でそれぞれ結合している。 文章: エンジイン エンジイン(enediyne)類は、微生物が産生する天然物の一群で、1つの二重結合によって隔てられた2つの三重結合を含む9あるいは10員環が特徴である。これらの化合物の多くは、バーグマン環化を起こすことができる。得られるジラジカルである1,4-デヒドロベンゼン誘導体はDNAの糖鎖から水素結合を引き抜き、その結果DNA鎖が切断される。このDNAに対する高い反応性により、これらの物質は毒性を示すため、抗腫瘍剤として研究が行われている。天然エンジイン類のいくつかは、がんに対する臨床試験へと進んでおり、日本においてネオカルジノスタチンが臨床で用いられている。