CHAPTER 21 DNA Biology and Technology

CHAPTER 21

DNA Biology and Technology

RNAポリメラーゼⅡの立体構造

ヒトと酵母におけるRNAポリメラーゼⅡのサブユニット[32]

サブユニット 酵母遺伝子酵母タンパク質のモル質量（kD）

特徴

hRPB1 RPb1 192

コアサブユニット。CTDを含み、DNA

と結合する。プロモーターの選別に関与。β’と相同。

hRPB2 RPb2 139

活性部位を含むコアサブユニット。プロモーターの認識と伸長速度に関与。β’に相同。

hRPB3 RPb3 35

コアサブユニット。原核生物のαサブユニットと相同で、Rpb11と機能する可能性あり。

hRPB4 RPb4 25非必須サブユニット。Rpb7と複合体を形成し、ストレス応答に関与する。

hRPB5 RPb5 25共通サブユニット。転写アクチベーターの標的。

hRPB6 RPb6 18共通サブユニット。複合体形成と安定化に寄与。

hRPB7 RPb7 19 定常期のRpb４と複合体を形成。

hRPB8 RPb8 17共通サブユニット。オリゴヌクレオチド／オリゴ糖結合ドメイン。

hRPB9 RPb9 14伸長に関与する可能性があるZnリボンモチーフを含む。プロモーターを認識。

hRPB10 RPb10 8 共通サブユニット。

hRPB11 RPb11 14原核生物のαサブユニットと相同で、Rpb３と機能する可能性あり。

hRPB12 RPb12 8 共通サブユニット。

Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 4

Alternative (alternate) splicing (p.499)

Start codon * *

Stop codon

GU AG

Fig. 21.12-6

3.mRNA moves into

cytoplasm and becomes

associated with ribosomes.

Translation 1. DNA in nucleus

serves as a template

for mRNA.

2. mRNA is processed

before leaving the nucleus.

primary

mRNA

mature

mRNA

DNA

TRANSCRIPTION

introns

exons

C C

G G

G

U

A

U U U

4. tRNAs with

anticodons carry

amino acids

to mRNA.

nuclear pore

mRNA

peptide

amino

acids

5. Anticodon–codon

complementary

base pairing occurs.

anticodon

codon ribosome

A A A

large and small

ribosomal subunits

tRNA

6. Polypeptide synthesis

takes place one amino

acid at a time.

11

Table 21.3

Fig. 21.13-6

Cytoplasm

Nucleus

nucleosome

signal

chromatin

packing

DNA

DNA unpacking

mRNA processing

mRNA translation

Protein activity

primary mRNA

maturem RNA nuclear

envelope

nuclear

pore

polypeptide

functional

protein

degraded

protein

DNA transcription exon intron

(CYP)Identify the various means of gene regulation and tell why

they are important to homeostasis.

Pre-transcriptional

Transcriptional

Post-transcriptional

Translational

Post-translational

euchromatin

heterochromatin

Transcription Factors

Fig. 21.4

S

S

S

S

G

U

A

C

G

U

A

C

ribose one nucleotide

P

P

P

P

Base is

uracil instead

of thymine.

The structure and function of RNA

(LO)Distinguish between the structures of DNA and RNA.

(CYP)Compare and contrast the structure and function of DNA

and RNA.

(LO)State the roles of RNA in a cell.

(CYP)Describe the function of the different types of RNA.

CHCH

CH CH

O A,U,C,G

PO4

CH2

OH

3’

5’

OH

ribose

１塩基置換 (point mutation) による蛋白の変異

UAC

(tyrosine)

UAU

(tyrosine)

Silent

mutation

UAG

(stop codon)

Nonsense

mutation

CAC

(histidine)

Missense

mutation

5’-AUG AUU ACG ACA AGG AAA CUA CAU AGG ACA AGA CAG UAG-3’

Met Ile Thr Thr Arg Lys Leu His Arg Thr Arg Gln ***

5’-AUG AUU ACA GAC AAG GAA ACU ACA UAG GAC AAG ACA GUA G-3’

Met Ile Thr Asp Lys Gln Thr Thr ***

Aの挿入変異

フレームシフト (frame shift) 変異

元と全く無関係な

アミノ酸配列の出現

新しい

終止コドン

Mutationについて (p. 494)

Fig. 21.14

21.3 DNA Technology

(LO)Recognize the importance of DNA sequencing to the study of

biology.

DNA sequencing

分子生物学の歴史概説

1953年、DNA2重らせん構造発見（ワトソン、クリック）

1960年代、コドンの発見（ニーレンバーグ）

RNA polymeraseの発見

調節遺伝子（プロモーター）の発見（ジャコブ、モノー）

1970年代、制限酵素・リガーゼの発見

遺伝子組み換え技術の確立（バーグ、ボイヤー）

塩基配列決定法の確立（サンガー、ギルバート）

イントロンの発見

1980年代、PCR法

染色体マッピング

遺伝子再構成（利根川 進）

1991年、ゲノム計画スタート

↓

2003年、ゲノムプロジェクト完成

Fig. 21.15

PCR

cycles

first

second

third

fourth

fifth

and so forth

old new

new old

new new old old

(LO)State the purpose of the polymerase chain reaction and DNA

cloning.

Specific DNA sequences can be cloned

polymerase chain reaction：

220 = ~106, 230 = ~109

Denature (94℃)

Annealing (50℃)

Extension (72℃)

*Taq (Thermus aquatics)

polymerase

5’

5’

3’

3’

*

*

*

*

* *

* *

*

*

既知の遺伝子の増幅に最適な方法

Fig. 21.16

Collect

DNA

Use gel electrophoresis to identify criminals

marker Suspect BSuspect A

Crime

scene

suspect

B

suspect

A

crime scene

evidence

Perform

PCR on

repeats 16 r

ep

eats

12 r

ep

eats

12 r

ep

eats

12 r

ep

eats

16 r

ep

eats

12 r

ep

eats

DNA fingerprinting

20回繰り返し

18回繰り返し

15回繰り返し

父 母 子供Ａ

子供Ｂ

子供Ｃ

問題：親子鑑定－どの子が実子？