生命理学分属説明会	 
RNAポリメラーゼと転写	 
◆複数のサブユニット（大腸菌：α2ββʹ′σ）!
◆生物種間での各サブユニットの１次構造の類似性!
◆高次構造の類似性	 

日時： １１月２７日（水）１５：００から	 
場所： 理学E館１３１講義室	 

RNAポリメラーゼによるDNAの転写	 
バクテリアのRNAポリメラーゼ	 
2	

遺伝子発現におけるＲＮＡの役割	 

リボソームの構造	 

◆ mRNA：タンパク質合成の鋳型（アミノ酸配列を指令）!
◆ tRNA：mRNAとアミノ酸のアダプター!
◆ rRNA：リボソームの構成成分	 !
!	 
ペプチド合成の場はRNAのみ → リボソームはRNA酵素？	 
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遺伝子とは？ DNAとは？	 

タンパク質のはたらき	 

私たちの身体は、すべて遺伝子という設計図をもとにつくられている細胞のさまざまな機能には多くのタンパク質が関与!
!例：分子機械，情報伝達システムなど	 

生きものの遺伝情報は、ＤＮＡと呼ばれる物質に記されているタンパク質の働きには立体構造（かたち）が重要!
!例：酵素と基質の結合（鍵と鍵穴モデル）!

情報を運んでいる物質がDNA

立体構造はアミノ酸配列（一次元の情報）!
によって決まる!
!DNA → mRNA → タンパク質	 → タンパク質のはたらきを!
理解するためにも!
遺伝子を扱う必要がある	 

The Nobel Prize in Chemistry 2006�
ノーベル賞プレスリリースから	 

酵母RNAポリメラーゼIIの構造�
Science (2000)!

Kornberg's	 contribution	 has	 culminated	 in	 his	 creation	 of	 detailed	 crystallographic	 pictures	 
describing	 the	 transcription	 apparatus	 in	 full	 action	 in	 a	 eukaryotic	 cell.	 In	 his	 pictures	 (all	 of	 them	 created	 since	 2000)	 we	 can	 see	 the	 new	 RNA-strand	 gradually	 developing,	 as	 well	 as	 the	 role	 of	 several	 other	 molecules	 necessary	 for	 the	 transcription	 process.	 The	 
pictures	 are	 so	 detailed	 that	 separate	 atoms	 
can	 be	 distinguished	 and	 this	 makes	 it	 
possible	 to	 understand	 the	 mechanisms	 of	 transcription	 and	 how	 it	 is	 regulated.

Roger	 D.	 Kornberg	
「真核生物の転写の分子基盤に関する」でノーベル化学賞を受賞	 

2	

The Nobel Prize in Chemistry 2009	 

VenkatramanRamakrishnan	 Thomas A. Steitz	 

Ada E. Yonath	 

The Nobel Prize in Chemistry 2009 was awarded jointly to
Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. Steitz and Ada E.
Yonath "for studies of the structure and function of theribosome".	 

巨大タンパク質構造解析を可能にしたシンクロトロン�

兵庫県播磨科学公園都市にあるシンクロトロン
放射光施設「Spring-8」	 

3	

遺伝子の調節：細胞に含まれるDNA量�

ゲノムサイズ!
Ｘ1000!

組み換えDAN技術からゲノム配列決定�
�1975年：カリフォルニアのアシロマにおいて、組換えDNA実験の安全性に関する激しい論争が、研究者の自主的な会議において展開され、組換えDNA実験の本格的な幕開けとなった。�
�1979年：3月我が国においても、組換えDNA実験の開拓に向け「大学等の研究機関等における組換えDNA実験指針」が文部省大臣告示。�
�1980年：東京大学医科学研究所および大阪大学微生物病研究所に、組換えDNA実験施設が設置された。�
�1983年：東京大学遺伝子実験施設を皮切りに、逐年、組換えDNA実験施設が整備されるようになった。（施設予定地から江戸時代の土器が出土）�
�1990年：米国によってヒトゲノム計画は発足。�
�1995年：独立生活を営む生物（細菌）の最初の完全なゲノム配列決定。�
�2003年：ヒトのゲノム配列の完全版が公開。�

タンパク質指令!
遺伝子数（推定）!

�ゲノミクス�から�プロテオミクス�
���配列解読�から�インフォマティクス		

結局�生命現象理解のために、	タンパク質の機能解析をおこなう�

細菌ゲノム決定のタイムテーブル�DNA を操作する	 

③!
①!
②!

遺伝子を!
①切ったり!
②貼ったり!
③増やしたり!
!
!
・DNA鑑定!
・遺伝子診断（治療）!
・遺伝子組み換え作物	 

ASM News vol.66, p.727- (2000)!

4	

遺伝子工学：遺伝子操作の道具�

プラスミド	 

レプリコン：複製起点をもち、それによって自己複製できる DNA 分子	 
プラスミド：染色体とは別に自己複製される遺伝因子（核外遺伝子）	 

菌を壊してプラスミドだけを!
取り出すことができる	 

形質転換	 
プラスミドをもたない!
大腸菌細胞!
（薬剤感受性）	 

遺伝子クローニングの概要	 

精製したプラスミド DNA!
（薬剤耐性遺伝子を含む）	 

１）カルシウム処理法	

２）電気穿孔法	３）パーティクルガン法	 

プラスミドを獲得した!
大腸菌細胞（薬剤耐性）	 
＝形質転換体	 5	光る大腸菌を作ることもできる！	 
大腸菌の!
プラスミドDNA!

光るヌードマウスも・・・�

蛍光タンパク質!
(GFP)の遺伝子	 

これを大腸菌に導入すると…!
切り口を貼り合わせる	 

オワンクラゲ	 光るタンパク質!
遺伝子を持った!
プラスミドDNA!

遺伝子工学：遺伝子操作�

DNA 塩基配列の決定（ジデオキシ法）	 

ジデオキシヌクレオチドが!
DNA ポリメラーゼによって!
DNA 鎖に取り込まれると，!
それ以上伸長しなくなる．	 

6	

DNA 塩基配列決定の自動化	 

PCR （ポリメラーゼ連鎖反応）	 

各ジデオキシヌクレオチドを!
異なる蛍光物質で標識．!
１本の試験管内で反応を行う．	 

PCR 法による DNA 増幅	 

二つのプライマーで挟まれた領域が増幅される．	 

DNA鑑定でなにがわかるか�

血液型すらわからないようなわずかな血液でも鑑定ができる	

だ液などその人の体の部品ならどんなものでも鑑定ができる�7	

遺伝子工学：DNA鑑定による親子の識別�

実際に使われている例�
DNA鑑定を用いた犯罪捜査!
これはアメリカでの一例。!
!
1.サイズマーカー!
2.技術員のDNA!
3.被害者のDNA!
4.容疑者１のDNA!
5.容疑者２のDNA!
6.サイズマーカー!
7.犯人のDNA!
裁判所に出す証拠としても最も信用されるものとされている	 次世代シーケンサーSOLiDを使用した染色体DNAの解析�

SOLiDによる解析の流れ	 • ゲノム（フラグメント）ライブラリーの作成�
• ePCRとビーズ調製�• シーケンス反応�
• データ解析�

ﾗｲﾌﾞﾗﾘ!
調製ePCR!
ﾋﾞｰｽﾞ調製!
ｽﾗｲﾄﾞ作成

シーケンス反応データ解析

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今なら１００万円で細菌のゲノム配列を決定してもらえる	 

問１! ヒトのゲノムサイズ（塩基対）は？!
(1)3０万(2)３００万 (3)３０００万(4)３億 (5)３０億 (6)３００億!	 
問2 ヒトの推定遺伝子数は？!
(1) ２４００ (2)２４０００ (3)２４００００ (4)２４０００００ (5)２４００００００!
問3 遺伝子増幅をする方法とは？!
(1) PBR法 (2) PMB法 (3) PKC法 (4) PPR法 (5) PCR法 !
問4 遺伝子操作でもちいるＤＮＡを切断する酵素名は？!
(1) 制限酵素 (2)消化酵素 (3)分解酵素 (4)切断酵素 (5)限定酵素!
問5 ヒトゲノム配列が完成した年は？!
(1)１９８３年 (2)１９８８年 (3)１９９３年 (4)１９９８年 (5)２００３年!
問6 大腸菌で遺伝子操作に使われる遺伝子の運び屋は？!
(1)プラスチド (2)プラスチック (3)プラカード (4)プラスミド (5)プチミド!
問7 大腸菌のゲノムサイズ（塩基対）は？!
(1) ４６万 (2)４６０万 (3)４６００万(4)４.６億 (5)４６億 (6)４６０億!
問8 はじめての細菌のゲノム配列が決定された年は？!
(1)１９８０年 (2)１９８５年 (3)１９９０年 (4)１９９５年 (5)２０００年!

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