細胞の分子生物学 第5章 DNAの複製,修復,組換え 第1~6節

担当：栗本
参加者：10名


概要：
① DNA塩基配列の維持
　種の長期的な存続のために変異は大切であるが、個体の生存には遺伝子の安定性が重要である。どの生物でも１回のDNA複製につき10の9乗塩基あたり約１個の塩基が変化する程度の変異率である。
② DNA複製機構
　DNA複製は、元のDNA二本鎖それぞれが鋳型となって形成され、5'→3'方向のみに起こることで効率的に行われる。この最初の塩基形成だけでなく、いくつかの校正機構が働くことで低い変異率を維持できる。また、複製に関わるタンパク質が統制のとれた大きな酵素複合体として複製を進めることもDNAの高速度複製の秘密である。
③ DNA複製の開始と完了
　DNA合成は複製起点から始まる。真核生物では複製起点が数十個まとまって活性され、特定の時期にのみ複製が行われる。また、テロメアによって末端複製の問題を解決している。
④ DNA修復
　DNAは二本鎖なので修復は容易であり、多くは塩基除去修復とヌクレオチド除去修復で修復される。多くの細胞は細胞周期に遅れを生じさせて修復を確実に完了させる機能を持っている。
⑤ 相同組換え
　相同組換えの特徴は二つのDNAが広範囲にわたって相同な塩基配列を持つ場合にしか起こらない点である。減数分裂では、一本鎖が相手のDNA二本鎖へと侵入し、四本鎖構造が形成された後、中間体が解離して組換え反応が行われる。
⑥ 転移と保存型部位特異的組換え
　この二つは相同性のあるDNA領域を必要としない。転移によって移動する遺伝因子(トランスポゾン)には三種類あり、生物によって主要な種類が異なる。保存型部位特異的組換え酵素では、遺伝子の発現制御を行うことができる。

議題：ベストな変異率とは

変異率が高くなったら？
利点→多様性の向上、進化の加速
欠点→失敗作の増加、退化の可能性
変異率を決める要因は？
環境の変化→選択圧に関係
DNAのシステム→遺伝子は変化しないほうが安定
生物による違いは？
単細胞→変異率は高くてもよさそう
生殖細胞→複製を繰り返すたびに少しの変異率の上昇が大幅な変異につながる

まとめ：
　DNAは進化の多様性としては変異が重要になるが、変異の大幅な増加はがんなどの病気のリスクが高くなる。変異率は環境の変化により変わってくるのではないかと考えられ、変化する必要がない場合は進化の過程において不合理なため、変異率が低い方が有利である。複製における変異率は生物種間において差はないが、外部からの影響による変異では差が出るかもしれない。