核酸とは? わかりやすく解説

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かく‐さん【核酸】


核酸

同義/類義語:DNAおよびRNA
英訳・(英)同義/類義語:nucleic acid, nucleate

塩基と五単糖DNAではデオキシリポース、RNAではリボースからなるヌクレオシドが、5’と3’水酸基の間をリン酸ジエステル結合つながった高分子細胞内における遺伝情報保存や、情報の伝達使われる分子1850年頃に、ミーシャーにより発見された。
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化合物名や化合物に関係する事項:  有機化合物  果糖  染料  核酸  植物ホルモン  極性脂質  構造異性体

核酸

構成

DNA

核酸

核酸

AとTは2つ水素結合対合し、GとCは3つの水素結合対合する。

RNA

分光測定

濃度決定

DNARNA核酸塩基由来する260nm付近吸収があり、DNA/RNA溶液濃度純度吸光度決定することができる。濃度概算は以下のように計算する

濃度 μg/mL

[dsDNA] = 50 x A260nm
[ssDNA] = 37 x A260nm
[ssRNA] = 40 x A260nm

濃度 μmol/mL (pmol/μL)

[dsDNA] = 50 x A260nm ÷ (N x 660)
[ssDNA] = 37 x A260nm ÷ (N x 330)
[ssRNA] = 40 x A260nm ÷ (N x 330)

濃度決定(塩基数を指定)

純度決定

核酸塩基

修飾塩基

リボース

D-ribosedeoxy-D-ribose
RNA構成するDNA構成する
核酸
核酸

RNAの場合は2'位が水酸基リボースであり、DNAの場合は2'位が水素脱酸素、deoxy)のデオキシリボースである。

化学

RNAの塩基触媒加水分解

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核酸(カクサン)


核酸 [Nucleic acid(s)]

 タンパク質脂質多糖とともに生体構成している成分であるが、とくに動植物をはじめ真菌細菌ウイルスなど全ての生物細胞の核あるいはプラスミド(ウイルスではコア)に含まれ遺伝子とその情報伝達アミノ酸運搬あるいはリボソーム成分として重要な役割をもっている高分子物質である。最初1868年F.ミーシャー(スイス)によって膿の細胞核から単離されて、ヌクレイン(現在のデオキシリボ核酸DNA)と名づけられ、同じ物質腎臓肝臓赤血球酵母などにも含まれていることが明らかにされた。その後長い間、核酸の機能不明のままであったが、O.T.エイブリら(カナダ)によって遺伝子本体デオキシリボ核酸であることが発見され以来、核酸は生物にとって最も基本的な遺伝物質として注目されるようになったDNA分子構造1952年J.D.ワトソン(アメリカ)とF.H.C.クリック(イギリス)によって解明された。さらにクリックによるDNA遺伝情報基づいたタンパク質生合成される過程説明するいわゆる"セントラル・ドグマ説"(DNARNAタンパク質)を基本として、多くの優れた研究者によって遺伝情報としての核酸の役割次々に明らかにされ、タンパク質の研究相まって従来生物学から分子生物学へと著しく発展した。(RNAウイルスの場合はRNA遺伝情報DNA転写される。)
 核酸はプリン塩基ピリミジン塩基デオキシリボースまたはリボースおよびリン酸から成り塩基と糖の種類によってデオキシリボ核酸(deoxyribonucleic acid: DNA)とリボ核酸(ribonucleic acid: RNA)の2種類がある。すなわちDNAアデニン、グアニンシトシンチミンの4塩基デオキシリボースおよびリン酸から成る。これに対してRNAは4塩基のうちチミンウラシルに置き代わり、リボースおよびリン酸から成っている。
 一般にDNAデオキシリボースの3'位と5'位がリン酸結合して主鎖になっている。その鎖のデオキシリボースの1'位にそれぞれの塩基結合して対応する2種塩基(アデニンチミングアニンシトシン)が水素結合した二重らせん構造(double strand,double helix)をとっている。部分的に塩基-糖が結合した場合ヌクレオシドといい、塩基-糖-リン酸結合した場合ヌクレオチドという。したがって、核酸はこれらのヌクレオチド多数結合(リン酸ジエステル結合)したポリヌクレオチドである。
 一般にDNA遺伝情報担っている染色体構成し真核生物では細胞内の核膜包まれヒストンという塩基性タンパク質結合した核タンパク質として存在する(ただし、精子にはプロタミン存在する)。
 細菌のような原核生物核領域には環状2本鎖DNAのみが存在するまた、細菌細胞質内に染色体とは別に自律的に機能するプラスミド(plasmid) とよばれる環状DNA存在している。プラスミド細菌性決定因子薬剤耐性因子そのほか特異的な毒素酵素産生する遺伝情報担っている一方RNA通常1本鎖細胞質内に存在しDNA遺伝情報伝達するメッセンジャーRNA(m-RNA)、アミノ酸リボゾームへ運ぶトランスファーRNA(t-RNA)、リボゾーム自体構成しているリボゾームRNA(r-RNA)の3種がある。なお、ウイルスではその粒子(コア)または頭部DNARNAいずれかが存在するが、単鎖DNA(ファージφ×174)や2本鎖RNA(レオウイルス)もある。

核酸

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2020/07/08 15:22 UTC 版)

核酸(かくさん、: nucleic acid)は、リボ核酸 (RNA)とデオキシリボ核酸 (DNA)の総称で、塩基リン酸からなるヌクレオチドホスホジエステル結合で連なった生体高分子である。糖の部分がリボースであるものがRNA、リボースの2'位の水酸基が水素基に置換された2-デオキシリボースであるものがDNAである。RNAは2'位が水酸基であるため、加水分解を受けることにより、DNAよりも反応性が高く、熱力学的に不安定である。糖の 1'位には塩基(核酸塩基)が結合している。さらに糖の 3'位と隣の糖の 5'位はリン酸エステル構造で結合しており、その結合が繰り返されて長い鎖状になる。転写翻訳は 5'位から 3'位への方向へ進む。




  1. ^ 蛋白質の変性については変性#変性_生体高分子参照
  2. ^ КООПБРАТИВНОСТЬの暫定的和訳。英語ではcooperativeness
  3. ^ I. Tinoco, Jr., O. C. Uhlenbeck, M. D. Levine
  1. ^ N. K. カチェトコフ/E. I. ブドフスキー 編、橋爪たけし 監訳「核酸の有機化学 上」 1974年 講談社出版
  2. ^ 下の図のアイディアは杉本直己「遺伝子化学」2002年 p36 に書かれている図3.9から流用
  3. ^ “Nucleic Acid Contents of Japanese Foods”. NIPPON SHOKUHIN KOGYO GAKKAISHI 36 (11): Table 2. (1989). doi:10.3136/nskkk1962.36.11_934. 


「核酸」の続きの解説一覧

核酸

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/05/13 07:36 UTC 版)

生体高分子」の記事における「核酸」の解説

核酸の配列は、高分子鎖の5'末端から3'末端までに存在するヌクレオチド列挙する慣習となっている。ここで、5'および3'は、鎖のリン酸ジエステル結合形成関与するリボース環の周囲の炭素番号付けを示すこのような配列生体高分子一次構造呼ばれる

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核酸

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/05/18 05:49 UTC 版)

主鎖」の記事における「核酸」の解説

デオキシリボ核酸DNA)とリボ核酸RNA)は、すべての細胞タンパク質産生コードしているため、非常に重要である。それらはヌクレオチド呼ばれるモノマー構成されており、有機塩基(A、G、C、TまたはU)、ペントース糖、およびリン酸基からなる。それらは、リボース糖の3'炭素リン酸基ホスホジエステル結合結合してる骨格を持つ。この結合は、ポリメラーゼ呼ばれる細胞酵素助けを借りて形成される。この酵素働きによる縮合反応では、入ってくるすべてのヌクレオチドは、ピロリン酸基を失って固有のホスホジエステル結合形成するリン酸リボースを持っている。この反応は、ピロリン酸の放出に伴う大きな負の自由エネルギー変化によって引き起こされるまた、核酸骨格の塩基配列一次構造としても知られている。核酸は何百ヌクレオチド長さになる可能性があるので、生命遺伝的多様性もたらしている。塩基は、DNAのペントースリン酸ポリマー骨格から突き出ており、それらの相補的パートナーペア水素結合している(AとT、GとC)。これにより両側にペントースリン酸骨格を持つ二重らせん作成され二次構造形成される

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核酸

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/05/09 01:00 UTC 版)

固体脂質ナノ粒子」の記事における「核酸」の解説

LNPを核酸の送達担体として使用する際の大きな障害は、自然界では、脂質と核酸はともに負の電荷帯びており、互いに混ざり合いにくいことである。Philip Felgnerは、シンテックス英語版社に在籍していた1980年代半ばに、人工的に作られたカチオン脂質正に帯電した脂質)を用いて脂質と核酸を結合させ、核酸を細胞内トランスフェクションする技術開発した。しかし、1990年代後半までに、このカチオン脂質使用細胞膜好ましくない副作用もたらすことが生体外実験明らかになった。 1990年代後半から2000年代にかけてブリティッシュ・コロンビア大学Pieter Cullisは、「酸性pHでは正に帯電し血液中では中性になる」イオン化可能なカチオン脂質開発したCullisまた、生体の細胞膜安全に通過できるLNP作成するために、材料混ぜる際にpH慎重に調整する技術の開発主導した2021年現在このようなイオン化可能なカチオン脂質製剤化されたLNPは、受容体介在性エンドサイトーシス英語版)を経て細胞内入りエンドソーム内に到達する理解されている。エンドソーム内の酸性度により、LNPイオン化可能なカチオン脂質正電荷帯びることで、LNPエンドソームから脱出しRNAペイロード放出する考えられている。 2005年から2010年代初頭にかけて低分子干渉RNAsiRNA薬剤ドラッグデリバリーシステムとしてLNP研究された。2009年Cullis自身のLNP研究商業化するために、アキュイタス・セラピューティックス(英語版)社を共同設立した。アキュイタス社では、アルナイラム・ファーマシューティカルズ(英語版)社のsiRNA医薬品用のLNP開発に取組んだ2018年FDAは、ドラッグデリバリーシステムとしてLNP使用した最初の医薬品であるアルナイラム社のsiRNA医薬品オンパトロ(パチシラン英語版))承認したその時点で、アルナイラム社のようなsiRNA医薬品開発企業は、複合型医薬品のような将来医薬品のために他の選択肢をすでに検討していた。しかし、2010年代には、siRNALNP使用する以前研究が、mRNALNP使用する新たな研究の基盤となった。短いsiRNA対象とした脂質は、はるかに長いmRNAではうまく働かなかったため、2010年代半ばには、mRNA適した新しイオン化可能なカチオン脂質研究盛んに行われた2020年後半時点でSARS-CoV-2用のいくつかのmRNAワクチンは、モデルナCOVID-19ワクチンファイザー-バイオンテックCOVID-19ワクチン両方含めLNPドラッグデリバリーシステムとして使用しているモデルナ社はSM-102(英語版)という独自のイオン化可能なカチオン脂質使用しファイザー社とバイオンテック社はアキュイタス社からライセンス受けたALC-0315(英語版)というイオン化可能なカチオン脂質使用している

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核酸

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2020/12/06 10:00 UTC 版)

天然状態」の記事における「核酸」の解説

核酸は、塩基対を介して天然状態になるが、それよりも少な程度ではあるものの、同軸的スタッキングなどの他の相互作用によっても天然状態になる。生物学的DNA通常クロマチン中のタンパク質結合した長い直線状の二重らせんとして存在しtRNAなどの生物学的RNAは、折り畳まれタンパク質に近い複雑な天然構造形成していることがよくある。さらに、DNAナノテクノロジー使用される人工核酸構造は、複数の核酸鎖が単一の複合体組み合わされた特定の天然構成を持つように設計されている。場合によっては生物学的DNA天然状態は、他の調節ユニットによって制御されることなく機能実行する

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核酸

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/06/21 06:12 UTC 版)

ゲル電気泳動」の記事における「核酸」の解説

詳細は「核酸のゲル電気泳動英語版)」を参照 核酸の場合、負電極から正電極への移動の方向は糖-リン酸主鎖が持つ自然の負電荷よるものである。 二本鎖DNAフラグメントは本来長い棒のように振るまうので、ゲル内での移動その大きさ比例し環状フラグメントの場合はその断面回転半径比例する。ただし、プラスミドのような環状DNA複数バンドを示すことがあり、移動速度は、弛緩しているか高次コイルであるかによって異なる一本鎖DNARNAは、複雑な形状分子折りたたまれ、その三構造に基づいて複雑な挙動ゲル内を移動する傾向がある。そこで、水酸化ナトリウムホルムアミドなどの水素結合破壊する薬剤用いて核酸を変性させ、再び長尺の棒として振るまえるようにする。 大きなDNAまたはRNAゲル電気泳動は、通常アガロースゲル電気泳動によって行われるポリアクリルアミド製のDNAシークエンシングゲルの例は、サンガー法英語版)の「鎖切断法」を参照のこと。核酸またはフラグメントリガンド相互作用による特性評価は、移動度シフトアフィニティー電気泳動英語版)によって行うことができる。 RNAサンプル電気泳動することで、ゲノムDNA混入や、RNA分解確認することができる。真核生物RNAは、28sおよび18s rRNA明瞭なバンド示し、28sバンドは18sバンドの2倍強度を示す分解したRNAは、バンド鮮明ではなく、外観不鮮明で強度比は2:1未満である。

※この「核酸」の解説は、「ゲル電気泳動」の解説の一部です。
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核酸

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/04/17 05:24 UTC 版)

生体物質」の記事における「核酸」の解説

詳細は「核酸」を参照 核酸(Nucleic acids)は生物遺伝情報伝達関わる。核酸は、モノマーであるヌクレオチド重合ホスホジエステル結合)して生成する核酸塩基呼ばれる化合物リボースまたはデオキシリボース(ともに糖類)に結合してヌクレオシド構成し、さらにヌクレオシドリン酸基結合したものがヌクレオチドとなり、核酸の最小単位となる。一方アデニンからなるヌクレオシドアデノシン)に3つのリン酸基結合したものはアデノシン三リン酸ATP)と呼ばれ生体維持必要なエネルギー産出関わるATPには遺伝情報含まれない)。 核酸にはリボ核酸RNA)とデオキシリボ核酸DNA)の2種類知られているリボース基盤とするものがRNAデオキシリボース基盤とするものがDNAである。核酸塩基には5種類知られており、それぞれアデニン(A)グアニン(G)シトシン(C)チミン(T)ウラシル(U)呼ばれるこの中でチミンDNA中に存在限定されており、逆にウラシルRNA中に存在限定されている。他の3つの塩基RNAおよびDNA普遍的に存在するA・G・C・TまたはA・G・C・Uから成る塩基配列配列パターン個々の生物間で異なるため、塩基配列類似性でもって生物系統関係進化の過程調べることができる(分子系統解析)。 DNAがもつ塩基配列中には遺伝子情報記述されている領域コーディング領域)がある。1つ遺伝子には1つタンパク質次項)が対応しており、その遺伝子がもつ塩基配列に基づいて対応するタンパク質合成される実際には遺伝情報DNAからまずRNA転写されその後RNAからタンパク質翻訳されるセントラル・ドグマ)。

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核酸

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/05/21 05:24 UTC 版)

立体配座」の記事における「核酸」の解説

DNAについては二重らせん構造クロマチン構造染色体を参照。なお、DNAの高次構造複製転写トポロジーなどにきわめて重要であると言われている。

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核酸

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/05/17 22:00 UTC 版)

逆平行 (生化学)」の記事における「核酸」の解説

核酸分子には、ホスホリル基末端5'末端)とヒドロキシル末端3'末端)がある。この表記法は、有機化学命名法基づくもので、DNAに対するDNAポリメラーゼ酵素などの相対的な動きを、恣意的ならないように定義するために用いることができる。

※この「核酸」の解説は、「逆平行 (生化学)」の解説の一部です。
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核酸

出典:『Wiktionary』 (2021/07/14 12:27 UTC 版)

名詞

かくさん

  1. 生物学塩基リン酸からなる生体高分子デオキシリボ核酸 (DNA) とリボ核酸 (RNA) の総称遺伝情報担体

関連語

語源

細胞多量に存在するであることから。

翻訳


「核酸」の例文・使い方・用例・文例

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