⑥RNAバイオロジー Flashcards
RNAが触媒する反応を2つ選べ。 ①アミノアシルtRNA合成反応 ②ペプチジル基転移反応 ③テロメア合成反応 ④プライマー合成反応 ⑤テトラヒメナのスプライシング反応
②ペプチジル基転移反応
⑤テトラヒメナのスプライシング反応
酵素を用いるDNA塩基配列決定法で使用される化合物はどれか。 ①デ オキシアデノシン一リン酸 ②ウリジン二リン酸 ③ジヒドロウリジン ④7-メチルグアノシン ⑤ジデオキシアデノシン三リン酸
⑤ジデオキシアデノシン三リン酸
ある集団の最初の1人がもつ変異遺伝子が
子孫集団中に広がることを何と呼ぶ？
創始者効果
ヘテロ接合で両方の遺伝子が表現型に反映すること。
共優性遺伝
＊例：血液型 A、 Bの遺伝子
クローニングしたDNAの塩基配列を調べるために、
所定の方法で処理してゲル電気泳動を行なった時にみられる泳動パターンについて。
下向きが泳動の方向であるとき、
5’は上にあるか下にあるか。
下
電気：ー→＋
DNA：＋→ー
塩基：3’→5’
大腸菌のDNA複製の際、
ラギング鎖のプライマーを除去するのは何？
DNAポリメラーゼ I
＊DNAポリメラーゼ Iには5’→3’エキソヌクレアーゼ活性があり、プライマーの除去に働く。
原核細胞では、開始コドンに対応するメチオニンは( )化されており、
後で( )基が外される。
ホルミル
＊原核細胞の開始 tRNAに結合したメチオニンはホルミル化される。
1つのアミノ酸に対して複数のコドンが対応する現象を何という？
縮重
X線による細胞死 (増殖死)の主な原因と考えられているDNA損傷とは何？
2本鎖切断
PCR3サイクル終了後、
標的 DNAは最初のDNA lあたりいくつ形成されている？
(2)^3＝8
X線のような電離放射線は2本鎖切断を起こすことができ、これが電離放射線に特徴的なDNA損傷である。
もちろん、2本鎖ともに損傷されれば修復は非常に困難となり、細胞死に結びつく可能性が高い。
なお、紫外線に特徴 的な DNA損傷は( )である。
ピリミジンダイマーの形成
DNA複製について。
DNAリガーゼはDNA分子内の何と何を結合する？
デオキシリボース と リン酸
原核でも真核でもDNAポリメラーゼは複数あるが、
その中にはポリメラーゼ活性よりもエキソヌ クレアーゼ活性の強いものがある。
そして、プライマーを分解する ( )として働いたり、
変異を起こした DNAを除去するのに働いたりする。
RNaseH
( )は普遍的にみられる現象で、
ウイルス由来のmRNAを分解するという生体防御上の意義があるが、
細胞由来のmRNAの転写後制御にも働き、遺伝子発現の調節を行っている。
RNA干渉
ヌクレアーゼ(nuclease)はDNAやRNAを処理するために利用される。
RNAを分解するもの：( )
DNAを分解するもの：( )
リボヌクレアーゼ(RNase)
デオキシリボヌクレアーゼ(DNase)
5’または3’末端から順にヌクレオチドをはずしていく酵素：( )
ヌクレオチド鎖の途中を切断する酵素：( )
エキソヌクレアーゼ(exonuclease)
エンドヌクレアーゼ(endonuclease)
核酸の分離にはアガロースゲルやポリアクリルアミドゲルを担体とした電気泳動がよく利用される。
核酸はリン酸基に起因する( )の電荷をもつので、常に( )極に移動する。
負
陽
＊この時、短い断片ほど速く移動する。
電気泳動のゲル中で分離したDNAやRNA断片あるいはタンパク質をニトロセルロースなどの人工膜に写しとる操作を( )という。
ブロッティング
32Pなどで放射性標識したcDNAやmRNAと2本鎖を形成するかどうかを調べる方法を( )という。
ハイブリダイゼーション（hybridization）
ハイブリダイゼーションに使われる標識物を( )と言う。
プローブ(probe)
＊プローブが結合したDNAの位置はＸ線フィルムに感光させて検出できる（オートラジオグラフィー）。
タンパク質をコードしていないRNAを何という？
また、その例を３つ。
ノンコーディングRNA(ncRNA)
①rRNA
②tRNA
③miRNA
X染色体の不活化にも( )と呼ばれるノンコーディングRNAが 重要な機能を有しているし、
染色体の末端である( )の複製機構にもRNAが 鋳型として用いられることが知られている。
Xist
テロメア
レトロウイルスには悪性腫瘍をひきおこすものがあり、
エイズの原 因となる(e)も レトロウイルス科に属するウイルスである。
ヒト免疫不全ウイル ス
タンパク質をコードしないRNAを( )と呼ぶ。
tRNAやrRNAはncRNAである。
しかし、それら以外のncRNAが細胞には多く存在し、遺伝子発現を制御している ことが判明してきている。
非コードRNA
(ncRNA：non―coding RNA)
＊ncRNAには 20~30塩基ほどの低分子量のものから、数百~数 万塩基に及ぶ高分子量(長鎖)のものまで存在する。低分子ncRNAの作用機序については比較的 よくわかっているが、長鎖ncRNAの作用機序については不明点が多い。
低分子ncRNAの代表であるmiRNA(マイクロRNA)はゲノムにコードされている、20~25塩基の1本鎖RNAである。
miRNAは相補的な塩基配列を持つ( )を標的として、その翻訳を阻害する。
mRNA
miRNAの生成について。
まずゲノムに存在するmiRNA遺伝子が ( )によって転写される。
転写産物を( )と呼ぶ。
pri-miRNAを核内のRNascであるドローシャDroshaが切断し、70ヌクレオチド前後の 2本鎖 RNA が 生 成 す る。これ を precllrsor miRNA(prc- IInRNA)と 呼 ぶ 。pre― miRNAは 30塩 基 程 度 の ヘ ア ピ ン 2 本鎖を含んでいる。
RNAポリメラーゼIIで(一部IIIで) primary miRNA(pri-miRNA)
＊pri-miRNAは分子内に相補的な塩基配列を持ち、ヘアピン状の分子内 2本鎖を形成する。
miRNAの生成について。
pri-miRNAを核内のRNascである( )が切断し、
70ヌクレオチド前後の2本鎖RNAが生成する。
これを( )と呼ぶ。
ドローシャDrosha
precursor miRNA(pre-miRNA)
pre-miRNAは30塩基程度のヘアピン2本鎖を含んでいる。
miRNAの生成について。 pre-miRNAが細胞質に輸送され、 細胞質のRNaseである( )によってループ部分が切断される。 この結果、20~ 25塩基程度の 2本鎖 RNAが生じる。 これを( )とい う。
ダイサー(Dicer)
miRNA/miRNA*複合体
＊miRNA、 miRNAは細胞内の含有量で定義され、多い方が
miRNA、 少ない方が miRNAである。
miRNA/miRNA*複合体は( )というタンパク質に取り込まれ、
2本鎖のうち一方がAGOから排出される。
排出されるRNA鎖：( )
AGO内に残る鎖：( )
アーゴノートargonautes(AGO)
パッセンジャ-鎖
ガイド鎖
＊AGOはファミリーを形成しており、複数種類ある。
＊2本鎖のうち、どちらがガイド鎖になるかは、2本鎖 RNAが AGOに取り込まれたときの方向性によって決まる。
AGOとガイド鎖の複合体を( )という。
パッセンジャー鎖は速やかに分解される。
2本鎖のうち、どちらがガイド鎖になるかは、2本鎖 RNAが AGOに取り込まれたときの方向性によって決まる。
RISC：RNA-induced silencing complex
＊ガイド鎖はAGOに保護されるが、パッセンジャー鎖は分解される。よって、普通はガイド鎖=miRNA、 パッセンジャー鎖=miRNA*と考えてよい。miRNAは存在量で定義されるから、細胞ごとに異なる可能性がある。
AGOは取り込んだ2本鎖RNAを1本鎖RNAに分解するが、その機序には 2つある。
①AGO自身がRNase活性を持つ場合であり、この場合、特に( )活性という。
②AGOがスライサー活性を持たない場合でも、複雑な機序によって、2本鎖が1本鎖に分断され、( )鎖が排出される。
スライサー
パッセ ンジャー
それぞれ何の機構を利用して標的物を破壊している？
ノックダウン：
ノックアウト：
ノックダウン：RNA干渉を利用してmRNAを分解
ノックアウト：相同組換えを利用してDNAを破壊
2本鎖RNAは( )によって形成されるが、
この酵素は植物にはあり、
動物にはないとされている。
RNA依存性RNApolymerase
＊植物はRNAウイルスの防御機構としてこの酵素を有しているとされている。植物にはリンパ球とかないので。。
RNAワールドは
地球に最初に誕生した生命において
RNAが( )かつ( )として働いていたとする説である。
遺伝情報
触媒
RNAワールドについて。
遺伝情報としてのRNAはやがて、化学的により安定な( )に、
触媒として作用していたRNAはやがて、より効率の良い( )に取って代わられた。
DNA
タンパク質酵素
RNAワールドを示唆することとして、デオキシリボヌクレオチドの合成反応について述べよ。
デオキシリボヌクレオチドはリボヌクレオチドとして合成されてから還元反応で生成する。
レトロウイルスは、
細胞に感染した後、( )とよばれるRNA依存性 DNA合成酵素の働きによりRNAを鋳型にして DNAを合成する。
RNA依存性RNApolymerase
RNAウイルスは悪性腫瘍をひきおこすものがあり、
エイズの原 因となる( )もレトロウイルス科に属するウイルスである。
ヒト免疫不全ウイルス
RNA woJd仮説は、必ずしも全面的に受け入れられている仮説ではないが支持されない理由は？
化学的にはアミノ酸は太古の地球で自然生成できたことが証明されているが、
ヌクレオチド、特に構成成分のリボースの合成経過は不明であり、
RNAワールド説のネックになっている。
ほ乳類の♀について。
不活性化されるX染色体のDNAは高度にメチル化を受けている。
先に転写された( )のmRNAがそのX染色体をヘテロクロマチン化するためにランダムに不活性化されている。
Xist
悪性腫瘍を引きおこすレトロウイルスには、がん遺伝子を持つものがあるが、その発がん機構について 述 べ よ。
がん遺伝子をもつものはがん遺伝子を宿主細胞のゲノムに導入して発がん促進性に作用する。
悪性腫瘍を引きおこすレトロウイルスには、がん遺伝子を持たないものとがあるが、その発がん機構について 述 べ よ。
がん遺伝子を持たないものは、
ヒトではHIVの場合、宿主の細胞性免疫を抑制してウイルス発がんを促進する。
＊HTLV-1のように発がん機構が不明なものもある。組み込まれた部位の遺伝子発現に異常をもたらすことが想定される。
高等動物では、遺伝子情報はタンパク質に翻訳される( )構造の間にタンパク質に翻訳されない( )という構造が交互に非離婚で配列していることがわかっている。
エクソン
イントロン
RNA干渉は医学•生物学の分野でどのように応用できるか(2つ)
①生物学実験において、機能を調べたい遺伝子のmRNAに対するsiRNAを導入して当該遺伝子の機能を失わせ、どのような影響が出るかを観察する。
②癌遺伝子のmRNAに対するsiRNAを導入して癌治療に利用する。
microRNAは( )によって合成され、
キャップ構造が付加されて
ポリアデニル化された前駆体として合成される。
RNA polymeraseII
microRNAによる標的mRNAの認識には、
microRNAの5’末端付近んの7塩基ほどの( )配列が重要であり、
種間で保存されている。
seed配列
DNA分子と結合し染色体を形成するタンパク質は、ヒストンと非ヒストンタンパク質に分けられる。
ヒストンは塩基性のタンパク質で細胞内に大量に存在する。
ヒストンは、( )を小さくたたむ最小単位である( )を形成する。
クロマチン
ヌクレオソーム
染色体では、ヌクレオソームが重なり合って、
より凝集した構造である直径約( )のクロマチン線維ができる。
30nm
反復配列は2種類に分けられるがそれらは？
①縦列反復DNA配列：ミニサテライト、マイクロサテライト
②散在反復配列
＊縦列反復 DNA配列はもととなった配列複製時のスリップなどにより増幅されたと考えられる。
散在反復配列は( )というゲノム上を動き回るDNAに由来し、
RNAの中間体を介して転移するものと、そうでないものとに分けられる。
転移性遺伝因子
トランスポゾン
DNAは塩基を内側に向けた、( )向きの2重らせん構造をとっている。
らせんには大きな溝( )と小さな溝( )がある。
右
主溝(major groove)
副溝(minor groove)
＊主溝はDNAとDNA結合タンパク質とが結合する部位として重要である。主溝は物理的に広い空間であるし、 塩基が水素結合を多数形成できる構造になっているのでタンパク質と相互作用しやすい。
DNA結合タンパク質は、
構成アミノ酸がDNA塩基と水素結合を形成することによって、内側にある塩基の配列を、らせん構造をほぐさないでも識別することができる。
副溝は、主に( )と結合する部分である。
ヒストン
個体が有する全遺伝情報の1セットを( )という。
ヒトでは、( )本の染色体の塩基配列 (sequence)全部がゲノムということになり、このように2倍体生物(diploid)ではゲノムは2セット存在する。
ゲノム
23
＊大腸菌のような原核生物は1倍体(haploid)なのでゲノムは1セットである。
ゲノムDNAのうち、遺伝情報を担っている塩基配列を( )という。
高等真核細胞のゲノムでは、遺伝情報を担っていない部分が圧倒的に多い。
例えば、ヒトゲノムでは10Mbあたり平均10個程度の遺伝子しかない。ヒトでは遺伝子の発現を調節する配列がそれだけ多いのだとも言える。
遺伝子(gene)
＊狭義には、タンパク質をコードする塩基配列を遺伝子という。
＊tRNAやrRNAに転写される部分も(他に言いようがないので)遺伝子という。
遺伝子の機能の最小単位を( )という。
これは、シス-トランス検定で定義される、遺伝子の最小機能単位のことであるが、原則として 1つのポリペプチドをコードする部分である。
シストロン(cistron)
＊だから、「1遺伝子-1酵素説」は、現代では「1シストロン-1ポ リペプチド」というべきである。
ヘモグロビンは( )と( )の2つのサブユニットからできていため、
この全体をコードするDNAを「ヘモグロビン遺伝子」とすると、
ヘモグロビン遺伝子については
「1遺伝子-2シストロン…2ポリペプチド-1タンパク質」という関係が成り立つ。
α
β
ヒストンは塩基性のアミノ酸の( )と( )を豊富に含むタンパク質で、正に帯電している。
このため、負に帯電しているDNA(ヌクレオチドのリン酸基が電離している)と結合しやすい。
アルギニン
リシン
ヒストンには5つのタイプがあるがそれらの名称は？
ヒストンは結局 ( )量体を形成し、これらのヒストンを( )という。
H1,H2A,H2B,H3,H4
8
コアヒストン
＊H3が2分子、H4が2分子会合して4量体となり、DNAが巻きつく。
＊副溝がヒストンに接するように巻きつく。
DNAはこのコアヒストンを大体 1回転半した形で巻きついているが、この巻きついた入口と出口になるDNA分子に、
さらにH1ヒストンが架橋する形で結合する。
H1ヒストンを( )という。
リンカーヒストン
DNAは副溝側でヒストンと接するので、
主溝側は外を向き、DNA結合タンパク質が接近できるようになっている。
ヌクレオソームとヌクレオソームの間を( )と呼ぶことがある。
リンカーDNA
＊リンカーDNAの長さによってクロマチン構造の密度が変わってくる。
ヒストンのN末端はDNA分子を超えてヌクレオソーム構造の外に飛び出ている。
このN末端のアミノ酸残基のうち、
リシン、アルギニン、セリンはしばしば修飾を受ける。
その修飾の3種類とは？
アセチル化
メチル化
リン酸化
＊リシンのアセチル化が最も頻繁に見られる変化である。どのアミノ酸がどのような修飾を受けているかによって、そのヒストンに巻き付いているDNAんp転写のＯN、ＯFFが調節される。
ヒストンのN末端に起こる様々な修飾パターンの中でも( )の( )は遺伝子発現において重要である。
K14のアセチル化
ヒストンの化学修飾によってDNAの転写の程度が決まるが、この機構を何という？
ヒストンコーディング
＊ヒストンの修飾パターン、シトシンメチル化、microRNAなどは細胞分裂を経ても性格に再現される。
ヒストンをアセチル化する酵素：( )
ヒストンを脱アセチル化する酵素：( )
ヒストンをメチル化する酵素：( )
HAT:Histone Acetyl Transferase
HDAC:Histone DeACetylrase
Histone Methylase
ヒストンにアセチル基が結合することによって、クロマチンにはどのような変化が起こる？
ヒストン(+)にアセチル基(-)が結合すると、
ヒストンの正電荷が小さくなるため
ヒストンとDNAの結合が弱くなり、
クロマチン構造がほぐれてDNAが露出しやすくなる。
ヒストンを脱アセチル化すると遺伝子発現：(促進/抑制)される。
ヒストンが高アセチル化されているほど転写活性：(促進/抑制)される。
抑制
促進
散在反復配列であるLINEには、
タンパク質をコードする領域が 2つあるがそれらの名称は？
ORF1
ORF2
＊Open Reading Frame
ORF1の遺伝子産物はRNA結合タンパク質を、
ORF2の遺伝子産物は( )活性と( )活性を持つ。
逆転写酵素活性
エンドヌクレアーゼ活性
＊転写されたLINEのRNAはDNAに逆転写されて最終的に2本鎖DNAとなり、ゲムノのA-T塩基対が多い配列に割り込む。
B.McClintockはトウモロコシの交配を繰り返し、実の斑 (ふ)の遺伝が、Mendel遺伝に従わない異常な挙動を示すことを発見した。
この実験結果は、ある塩基配列が染色体上を移動すると考えなければ説明がつかないものであった。
彼女によって最初に発見されたトウモロコシのトランスポゾンは( )であった。
DNAトランスポゾン
細胞分裂の前期を説明せよ。
染色体が凝集する。
染色体は既に複製されているので、2組の姉妹染色分体として存在す る 。 中心体の分離。移動が始まる。
細胞分裂の前中期を説明せよ。
ラミンが崩壊して核膜が消失し、微小管が染色体に接触できるようになる。
細胞分裂の中期を説明せよ。
染色分体は赤道面に並ぶ。
また、染色分体の結合が外れる。
細胞の両極に移動した微 小管はそれぞれの染色分体を引つ張る。
細胞分裂の後期を説明せよ。
微小管の運動に伴つて染色分体が分離する。
細胞分裂の終期を説明せよ。
染色分体は完全に両極に移動し、
ラミンが再構成されて核膜が再生される。
テロメアとDNA末端に存在し、
染色体を安定化する( )である。
体細胞分裂のたびに短縮するが、テロメラーゼによって伸長される。
反復配列
＊ただし、分化した体細胞ではテロメラーゼは発現していない。テロメアがある程度以上に短縮すると細胞周期が停止し、細胞老化の一因となる。
またゲノムが不安定化する。
マイクロサテライトとは？
2~3個の塩基の組が15~40回程度反復している塩基配列。
＊多型性が大きいので個人識別に利用できる。
LNIE-1には5’UTR、ORF1、 ORF2をコードする領域があり、ポリAシグナル配列を含む 3’UTRがある。
5’UTRには逆向きのプロ モーター活性があり、5’UTRの一部は逆方向に転写される。
この転写産物が LINE-1の転 移を抑制すると考えられる。
その機序は？
microRNAとしてLINEの翻訳を阻害する。
あるいは、LINEのmRNAと2本鎖を形成してRNAiが作動し、LINEのmRNAが分解される。
ゲノムに入り込んだレトロウイルスのことを何という？
内在性レトロウイルス
＊機能はトランスポゾンと同じ。
ほ乳類の着床は( )の時期に起こり、
それの最外層の( )膜細胞は融合して小胞体を形成する。
胚盤胞
栄養
多核の細胞は細胞融合で形成される場合に
( )細胞という。
合胞体
シンシチウム
ヒトの体細胞で、
十数個〜数十個の核を持つ例を2つ。
骨格筋細胞
破骨細胞
ほ乳類の着床時、
廃盤胞の最外層にある栄養膜は( )によって融合される。
シンシチン
＊レトロウイルスのエンベロープタンパク質が有する、免疫反応を抑制するアミノ酸配列を持つ。
→母体免疫系によって胎児が排除されるのを防ぐ
免疫応答の2次反応が起こる理由は？
抗原が侵入すると、当該抗原に対応するT細胞、B細胞の一部がメモリー細胞として長期間残存する。
再度、当該抗原が侵入した場合は、これらのメモリー細胞が速やかに免疫反応を起こすことができるから。
ゲノム内に普遍的に存在し、
自分自身をRNAに複写した後、
逆転写酵素によってDNAに転写し返されることで移動、つまり転移するものを何という？
レトロトランスポゾン
DNA合成に関わる酵素を2つ
チミジン合成酵素
リボース還元酵素
＊その他はRNA合成酵素である。
ゲノム DNA上を移動する塩基配列であるを何という？
トランスポゾン
トランスポゾンには移動する際に自己の複製を伴うものと伴わないものとがある。 前者では必然的にトランスポゾンのコピー数が増加する。 ①( ):DNAの ままで染色体のある部位から他の部位に移る。 ②( ):レトロウイルスのゲノムに類似した配列である。 ③( ):②より短いトランスポゾン。
①DNAトランスポゾン
②ウイルス様レトロポゾン
③ポリAレトロトランスポゾン
ウイルス様レオロポゾンとポリAレトロトランスポゾンは、
いずれもRNAをいったん経由して転位するトランスポゾンであり、まとめて( )という。
レトロトランスポゾン
レトロポゾン、レトロエレメント
心筋のように単核細胞がギャップジャンクションによって合胞体を形成しているのを何という？
機能的シンシチウム
遺伝子発現の制御機構の一つで、
DNAから転写されるmRNAの配列が
RNAポリメラーゼの作用に干渉しmRNAの転写を中断させることで
自分自身であるmRNAの発現が抑制される仕組みを何という？
転写減衰（transcription attenuation）
＊原核生物である細菌で多く見られるが、真核生物でも一部で見られる。
転写減衰により中断しているmRNAの転写は、
調節タンパク質が( )と干渉している配列に結合すると転写減衰が解除される。
そうすると中断していたmRNAの転写は再開され、完全なRNAが生成するようになる。
RNAポリメラーゼ
例）HIVのTarタンパク質
HIVのフルネーム
ヒト免疫不全ウイルス
(Human Immunodeficiency Virus）
HIVとは、人の免疫細胞に感染して免疫細胞を破壊し、最終的に( )を発症させるウイルス。
後天性免疫不全症候群
AIDS
