分子遺伝学Ｉ

分子遺伝学Ｉ本間

１．大腸菌とべん毛モータータンパ ク質（ 小嶋）２．はじめに：ウイルスの発見につ いて。
３．神秘の宇宙船バクテリオファー ジの形 態形成
４．バクテリオファージの分子遺伝 学
５．細菌の分子遺伝学の基礎
６．細菌の細胞表層構造
７．イオン流を回転力に変換するべ ん毛モ ーター
４月１３日〜５月２６日
６月１５日〜７月２７日（多田先生）

試験：８月３日（or ８月２日）

教科書
Biochemistry (4th edition, 2013)by D. Voet & J.G. Voet
生化学(第４版)：田宮信雄ら訳（東京化学同人）
Fundamentals of Biochemistry (5th edition, 2017)by D. Voet, J.G. Voet & C.W. Pratt
基礎生化学：田宮信雄ら訳（東京化学同人）

Molecular Biology of the Gene (4th edition, 1987)
by J. Watson et al.
遺伝子の分子生物学（東京電機大学 出版局 ）遺伝年表 I

1859
1865
1889
1900
1900
1900
1903
1904
1908
1926
1928
1931
1935

ダーウィン：「種の起源」自然選択説の提唱（英）メンデル：植物雑種の研究・遺伝に関するメンデルの法則（オーストリア）
ミーシャ：核抽出物から核酸の分離と命名（スイス）ド＝フリース：メンデル法則再発見・突然変異説（蘭）コレンス：メンデル法則再発見（独）チェルマック：メンデル法則再発見（蘭）ヨハンセン：マメの研究で、変異・純系説の提唱（デンマーク）
ベーズソン：遺伝子の連鎖現象を観察（英）ハーディ：ハーディー・ワインベルグの法則（遺伝子頻度の法則）（英）モーガン：ショウジョウバエの染色体地図、遺伝子説の提唱（米）グリフィス：肺炎双球菌形質転換実験
木原均：ゲノム説の展開（日）スタンリー：タバコモザイクウイルスを結晶化し、単離（米）Molecular Biology of the Cell (6th edition, 2014)
by Alberts et al.
細胞の分子生物学（第６版）：（ニュートンプレス）

1

機械論

遺伝年表 II1944
1945
1946
1950
1951
1952
1953
1958
1961
1968
1970
1970
1973
1975
1997
1998
2003
2007

アベリー：DNAが形質転換を起こす物質であることを示唆
ビードル&テータム：アカパンカビで一遺伝子一酵素説の提唱（米）レーダーバーグ＆ティタム：大腸菌における有性生殖の発見
シャガルフ：DNAの塩基組成の法則を提唱
マックリントック：トウモロコシでトランスポゾンの発見
ハーシー＆チェイス：ファージでDNAが遺伝情報を持つことを証明（米）ワトソン＆クリック：DNA二重らせん構造の仮説を提唱（英）メセルソン＆スタール：DNAの半保存的複製を証明（米）ジャコブ＆モノー ：遺伝子制御のオペロン説を提唱（仏）木村資生：分子進化の中立説（日）マンデル＆ヒガ：カルシウム法によるDNA移入
ケリー＆スミス：HindIII制限酵素の発見
コーエンら：組換えDNA実験の基本技術の確立
アシロマ会議：組換えDNA実験に関するガイドラインの策定
ウィルマットら：体細胞クローン「ドリー」の誕生（英）ファイアー＆メロー：RNA干渉の発見
国際チーム：ヒトゲノムの全塩基配列を解読
山中伸弥：人工多機能性(iPS)細胞の生成に成功

機械に命を吹き込めるのか？

唯物論（マテリアリズム）「 哲学で、精神的なものに対する物質的なものの根源性を主張し、精神的なものはその現象ないし仮象と見なす認識論的、形而上学的な立場。この考え方は古代のインド・中国や初期ギリシア哲学にもみられるが、近代以後では一八世紀のイギリス・フランスの唯物論、一九世紀のフォイエルバッハの唯物論を経て、マルクスとエンゲルスにより弁証法的唯物論として確立された。 脳科学に基礎を置く現代の創発的唯物論に至るまでさまざまな形態をとって、哲学史上絶えず現れている。」。
機械論
哲学で、すべての事象の生成変化を自然的、必然的な因果関係によって説明し、目的や意志の介入を認めない立場。
生物を精緻な機械と考え、生命現象を物理化学的法則で解明しようとする立場

唯物論≒機械論≒分子生物学（生物 物理学 ）人が好きになったり、子供が生まれ たりす ることを、物理化学法則だけで説明でき ると思 いますか？

生命とは何か
量子力学の建設者の一人、Ｅ・シュレディン
ガー
１９４３年のイギリスで「What is Life?
（生命とは何か）」と題する講演を行う．

それが翌１９４４年に一冊の本として出版。

物理学者として現代風生物機械論を展開
物理学者や生物学者を生物物理研究に向かわせる決定的な影響を与えた

F.H. ウイルキンス
H.C. クリック
J.D. ワトソン など

１９５１年に訳本が出版ＤＮＡ二重らせん構造の解明（１９５５年）

2ファージ発見と分子遺伝学

タバコモザイクウィルスに感染した葉Ｉ

分子生物学
生物学の一分野。現在ではDNA 分子を 扱い、 遺伝子 クロー ニ
ングや遺伝子導入など方法論を指す ことが 多い(分 子遺伝 学）。本来、生命現象を分子レベルで理 解して 、それ らがい かに制御されているかを研究することが 、分子 生物学 の主な 関心である。研究領域は特に遺伝学や生 化学と 重なる 。

濾過除菌-Seitzの濾過器バクテリアを濾過する．

タバコモザイクウイルスに感染した葉Ｉ

Ｉ

現在では，メンブランフィルターを 用いる ．

3

ウイルス発見タバコの葉にモザイク模様の 病斑を起 こす病気 がタバ コの絞り 汁で伝染することが知られていた．
細菌感染と考えられていた．

Iwanowsky (1892) ：絞り汁を当時使われていた細菌をのぞくために使 われてい た素焼き の濾過 器を通し ても感 染性が 残っていた．
細菌の産生した毒素の様なもの 又は非 常 に小さい細 菌と想像
Beijerinck (1898) ： Iwanowskyの追試を行い，細菌の可能 性と否定した．
濾過器を通り抜ける自己増殖能を持つ物体と主張，
virus(ウイルス：ラテン語の毒の意味）と名を 付けた．

TMVが蛋白質であるという知見
１）蛋白質変性剤で感染性がなくな った．
２）蛋白質分解酵素で感染性がなく なった ．
３）TMVに対する抗血清が得 られた ．

Bawden & Pirie (1936) ： TMVにリン酸と糖が含まれ， それがリボ核酸(RNA)であることを報 告
しかし，ＲＮＡが感染性の本体であると気がついた人はだれ もいなか った．

自己触Stanley (1935) ： 感染性を示す TMVの結晶化に成功 ．
媒能を持つ巨大蛋白質であったと報 告．
超微小生物であるウイルスが結晶化される化学物質であるとい う大きな 発見．

TMV粒子の電子顕微鏡写真

クロムによる影付け法

TMVの構造ギ酸ウランによる陰性染色法

TMVの内部構造モデル（Klug & Casper, 1960)

4

Aggregation state of TMV coat protein

Growth of TMV coat protein rods

34個のモノマーが２層に重なった円盤２１１３個モノマーが集合

(a)

(b)

(c)

Structure of the TMV protein disk(a) The process begins by the insertion of thehairpin loop formed by the initiation
sequence of the viral RNA into theprotohelix’s central cavity.
(b) The RNA then intercalates between thelayers of the protohelix, thereby ordering thedisordered loop and trapping the RNA.
(c) Elongation proceeds by the stepwise
addition of protohelices to the “ top” of theviral rod.

１５５個のアミノ酸からなるモノマーが重合

Assembly of TMV

5

Electron micrograph of bacteriophage T4
1915年：ツオート(F.W.Twort) がある種の細菌（ミクロコッカス，Micrococcus）のコロニーを溶かして透明にする感染性の物質があることを発見．

T4 ファージのプラーク

φX174 のプラーク感染ファージの放出

ファージDNAの頭部から の放出

1917年：
デレル(F.d’Herelle）が，赤痢患者の便から，赤痢菌を特異的に殺し，しかも,赤痢菌のある時に限って自己増殖を行う目に見えない微生物を報告.
この微生物がバクテリアをむさぼり食うという意味からバクテリオ
ファージと命名した．

T4 ファージの菌体表面への吸着

感染ファージとDNAの放出

6