DNA七変化 -2-

このページのテーマは、これ！
さまざまなDNAの立体構造（Z-DNA, Triplex, Tertaplex）について

博士、このページでも前のページに引き続き、DNAの立体構造の話をするんですよね。

その通りじゃ。　ここまでのDNAの立体構造の話を聞いて、どう思ったかね？

DNAって、綺麗だなぁって思いました。　それに、あんなにシンプルな構造なのに、色々な形に変われるなんて不思議ですね。　でも、DNAはもっと色々な形に変われるんですよね？

うむ。　では早速、このページの最初の構造を紹介しよう。　まず最初に紹介するのは、Z-DNAじゃ。　このZ-DNAは、5′-CGCGCGCGCGCGCG-3’とか5′-ATATATATATAT-3’みたいに、プリンとピリミジンが交互に並んだ配列で形成されるんじゃ。

上の図がZ-DNAですね。　でも、B-DNAと何が違うんですか？

普通のB-DNAは右巻きの二重らせんじゃが、なんとZ-DNAは左巻きの二重らせんなんじゃよ。　なぜZ-DNAと名付けられたか、分かるかね？

きっと、発見した人がドラゴンボールZのファンだったんでしょうね。

違う!!　Z-DNAでは、DNAの各々の鎖がジグザグになっておるんじゃよ。　つまり、ZigZag-DNAだからZ-DNAなんじゃ。

なーるほど。　面白いですね。

さて、次に紹介するのはTriplex構造じゃ。　またの名を三重鎖DNA構造ともいう。

あれ？　普通、DNAは二重鎖ですよね？　このTriplex構造は、三重鎖なんですか？　でも、どうやって？

Triplex構造が形成されるためには、少なくとも2つの条件がある。　ひとつは、DNAの片方の鎖がすべてプリン塩基、もう片方がすべてピリミジン塩基であることじゃ。　そしてふたつ目が、左右が鏡に写したように対称な配列になっていることじゃ。

上の図では、赤い矢印がピリミジン鎖、青い矢印がプリン鎖を示しておる。　Triplex構造では、この領域の片側半分（片方の矢印）がほどけて、そのピリミジン鎖が折り返されて第3の鎖となるんじゃ。

この第3の鎖も、ちゃんと塩基対を形成できるのですか？

うむ。　Triplex構造では、下の図のようなHoogsteen塩基対と呼ばれる特殊な塩基対が使われるんじゃ。　つまり、B-DNA中のプリン塩基と、第3の鎖のピリミジン塩基とが、新たな塩基対を作るということじゃ。　塩基の組み合わせは、必ずC-G-CかT-A-Tでなくてはならないので、左右対称な塩基配列が必要なんじゃ。

なるほど。　でも、第3の鎖はピリミジン鎖でなくてはならないのですか？

いや、プリン鎖も第3の鎖になることが出来る。　その場合は、下の図のような逆Hoogsteen塩基対と呼ばれる特殊な塩基対が使われるんじゃ。

では、プリン鎖とピリミジン鎖のどちらが第3の鎖となるかは、どうやって決まるんですか？

それは、そのDNAが置かれた環境によるんじゃ。　例えば、弱酸性の時はピリミジン鎖、中性でマグネシウムがあるときはプリン鎖が第3の鎖となる。　そして最終的に、下の絵のような美しいTriplex構造が完成するんじゃよ。

なんか、複雑そうな構造ですね。　本当に、こんな構造が出来るんですか？

確かに難しそうな感じはするが、下のアニメーションを見れば可能であることが分かるじゃろう。

ちょっとここで、奥様に耳寄りな情報じゃ。

私、奥様じゃありません！

実は、人工的に合成したプリン鎖（あるいはピリミジン鎖）を使って、人工的にTriplex構造を作ることが出来るんじゃ。　しかも、このようなTriplex構造は、遺伝子の転写を効果的に抑制することが知られており、遺伝子治療の手段のひとつとしても注目されておるんじゃ。

ふむふむ．．．

ついでにもう一つ、Triplex構造の応用編を紹介しよう。　Triplex構造では、3本鎖DNA＋1本鎖DNAという構造になっておるが、ある条件下ではこの1本鎖の部分が別なTriplex構造の第3の鎖となるんじゃ。　そして、下の図のような構造になる。　この構造は、NoduleDNAと呼ばれておる。

なるほど。　DNAは、1本鎖・2本鎖・3本鎖と自由自在に変化できるんですね。　まさか、4本鎖もあったりしますか？

実は、あるんじゃよ。　これは下の図のようになっておるんじゃが、詳しい構造については、いつかテロメアについて説明するときに、一緒に紹介しよう。

なるほど。　これで全部ですか？

実際にはもっと色々な構造が存在するのじゃが、今回は比較的有名な構造だけを紹介しておこう。　最後にもう一つ付け加えておくと、CruciformやZ-DNAやTriplex構造の形成はスーパーコイルと呼ばれる力によって促進されるんじゃ。　このスーパーコイルについては、また別のページで紹介しよう。

ところで博士、5本鎖は？　6本鎖は？　100本鎖も作っちゃいましょう！