細胞生物学Ⅱ中間

みこと 2024年12月03日カード59 いいね0

単語カード

リーディング鎖を説明せよ。１問

複製フォークの進行方向と同じ方向に連続的に合成される娘鎖
ラギング鎖を説明せよ１問

複製フォークの進行方向と逆方向に不連続的に合成される娘鎖
複製開始点を説明せよ１問

OriCと言われるDNA領域。開始因子DnaAが結合するとDNAの二重らせんが一本鎖にほどけ、DNA複製が開始される
複製フォークとは何か説明せよ１問

DNA複製の時、二重らせんがほどけている領域
DNAヘリカーゼ（DnaB）の機能は？１問

DNA装着因子DnaCと結合することで開始因子DnaAに結合し、DNA結合とすることでDNAを一本鎖にほどく。
（二本鎖DNAをATPの加水分解のエネルギーを利用して一本鎖にほどく）
大腸菌のDNAポリメラーゼⅠとⅢの役割の違いを、その酵素活性から説明せよ。１問

エキソヌクレアーゼ活性５`→３`がⅠはあり、Ⅲは無い。よって、ⅠはニックトランスレーションによりDNAの修復を行い、ⅢはDNAの複製を行う。
SSBの機能３つは？１問

再アリーニングを防ぐ
ヌクレアーゼによる分解を防ぐ
二次構造形成を防ぐ
DNAリガーゼはどのような機能を持つ酵素か？１問

NAD+を使いDNA（ニック）を結合させる
DNAリガーゼはDNAの複製の際にどのようなやくわりを果たすか？１問

岡崎フラグメント同士の結合
DNAの複製が非常に高い正確性を持つために細胞にはどのような機構が存在するか？５つ答えよ。１問

①４種のｄNTP濃度（ATGCのヌクレオチド）のバランスを適切に保つ
②ポリメラーゼタンパク質の構造がオープン型とクローズ型に変化することで、ｄDNAのマッチングが二重にチェックされる
③エキソヌクレアーゼ活性３`→５`による校正
④DNA修復系の存在
⑤プライマーなしではDNAが合成できないようになっていること
複製終結部位における連環ｄｓDNAの分離を行う酵素の名前は？１問

DNAトポイソメラーゼ
真核生物のDNA複製反応においてRNAプライマーを除去する酵素の名前を２つあげよ。２問

RNaseH　FEN1
真核生物のDNAポリメラーゼα、δの違いは？２問

　
真核生物のDNA合成において、DNA合成速度が原核生物よりも遅い理由は？２問

DNAとヒストンから成るヌクレオソーム構造をしているので、それを解くのに時間がかかるから。
ヌクレオソームとは？２問

約２００ｂｐのDNAとヒストン８量体から形成されるクロマチンの構成単位
ユークロマチンとは？２問

ヒストンのアセチル化により作られる、凝集度の低いクロマチン
ヘテロクロマチンとは？２問

ヒストンのメチル化により作られる、凝集度の高いクロマチン
ヒストンとは？２問

DNAと結合し、ヌクレオソームを作るタンパク質
エピジェネティックな遺伝とは？２問

DNAの塩基配列自体に変化を伴わない遺伝情報の伝達や発現調節の仕組み
大腸菌のゲノムDNAは環状であるが、真核生物のゲノムDNAは全て線状であるか？OX　２問

X　ミトコンドリアのDNAは環状である
原核生物と真核生物のDNA複製は複数の場所から同時多発的に始まる？OX　２問

X　原核生物は一点だけである
真核生物のDNAはヒストンと呼ばれるタンパク質に巻き付き、高度にパッキングされている？OX　２問

O
DNAとRNAの複合体であるテロメラーゼは、DNAの末端の一本鎖領域を伸長させ、RNAプライマーが新たに合成される領域を作る。しかし、最終的にはそのRNAプライマーも除去されるため、DNAの３`末端は一本鎖が露出してしまう？OX　２問

O
DNAの一本鎖構造は不安定であるため、そこだけ分解されることで、DNAが２本差構造に戻る？OX　２問

O
DNAの情報をRNAに転写する利点は？３問

RNAがすぐに分解できる方が、因子として利用しやすいので。
DNAに比べ、RNAの方が安定性が低い理由を答えよ　３問

ヒドロキシ基のOは反応しやすいので。
センス鎖とアンチセンス鎖とは？　３問

センス鎖：タンパク質をコードするDNA
アンチセンス鎖：鋳型鎖となるDNA
DNAの二重らせん構造を開かずに外側から認識するタンパク質はどのようなモチーフを持つか？　３つあげ、それぞれの特徴を説明せよ　３問

1️⃣HLH（ヘリックス‐ターン‐ヘリックス）：αヘリックス二本とターン部位からなる。認識ヘリックスが主溝に結合し、特定の塩基配列を認識する。
2️⃣Znフィンガー：遺伝子調節タンパク質はこのモチーフを複数つなげて持つ。
αヘリックスがDNAの大きな溝を認識する
3️⃣ロイシンジッパー：αヘリックスの側面に集まった疎水性アミノ酸同士の疎水的相互により結合し、二量体を形成する。Y字構造を形成し、DNAの大きい溝を挟んで認識する。
原核生物のｍRNAの転写反応について、次の用語を用いて説明せよ。　プロモーター・ρ因子・RNAポリメラーゼ　３問

σ因子とRNAポリメラーゼ複合体がプロモーターと呼ばれる塩基配列に結合することで転写が開始する。
ｍRNAの転写は、原核生物では２種類の仕組みで終結することが知られている。それはどのような仕組みか、次の用語で説明せよ。　ヘアピン構造・GCに富む回文配列、ρ因子、ATPの加水分解
３問

ρ因子非依存型ターミネーター：ヘアピン構造・GCに富む回文配列がポリメラーゼの立体構造を変化させる。

ρ因子依存ターミネーター：ρ因子が、ATPの加水分解のエネルギーを使い、DNA-RNAの結合を切る。
モノシストロニックｍRNAとポリシストロニックｍRNAの違いを説明せよ。　３2️⃣問

モノシストロニック：一本のｍRNAから作られるタンパク質が一つだけ。
ポリシストロニック：一本のｍRNAから複数のタンパク質が合成される
Lacオペロンの転写が活性化される場合と、されない場合はそれぞれどういう状況か？
Lacリプレッサー、ｃAMP、ラクトース、
アロラクトース、グルコース、CAP
　３2️⃣問

ラクトースがある場合、アロラクトースがLacリプレッサーに結合して、外れて、オペロンがOFFになる。

他は省略
Trpオペロンの転写活性はトリプトファンの細胞内濃度によって調節されている。どのようなメカニズムで調節されているか、２種類説明せよ。
　３2️⃣問

Trpリプレッサー：トリプトファンがリプレーサーとして働く負のフィードバック・

アテニュエーター
高Trp濃度の場合：WW配列を翻訳可能。ターミネーターによって転写が終結させる
低Trp濃度の場合：WW配列は翻訳できない。ターミネーターができず、転写が最後まで進む
大腸菌のプロモーター配列に存在するプリブナウボックスと、それを認識するρ因子に対応する、配列と因子が真核生物にも存在する。それぞれなんというか？　３2️⃣問

配列：TATAbox
因子：TBP
真核生物において転写反応を調節する方法として、クロマチンの構造を変化させる方法がある。アセチル化、メチル化、ヒストンコードの３つの語句を使い、その方法を説明せよ　３2️⃣問

アセチル化により、クロマチン構造が緩まる。転写活性化タンパク質がプロモーターに結合すると、酵素反応によってヒストンがアセチル化される。そのヒストンコードを認識するクロマチン再構成複合体がやってきて、クロマチン構造をほどくと転写がアクセスできるようになる。

メチル化によって凝集される。転写抑制タンパク質がプロモーターに結合すると、それが引き金となり、酵素反応によってヒストンがメチル化する。それによりクロマチン凝集タンパク質がやってきて，クロマチン構造を凝集させると転写因子がアクセスできなくなる。
PCRで特定のDNAを増幅する方法を説明せよ　６問

必要なもの
1️⃣鋳型DNA
2️⃣プライマー
3️⃣ｄNTPmix
4️⃣DNAポリメラーゼ
5️⃣PCRマシーン

反応ステップ
1️⃣DNAの変性
2️⃣プライマーのアニール
3️⃣DNAの伸長
各ステップは温度変化によって制御される
制限酵素とはなにか？　６問

特定の塩基配列を認識して切断する酵素
ベクターに必要な性質を３つ答えよ　６問

1️⃣複製開始点を持つ
2️⃣薬剤耐性マーカー遺伝子を持つ
3️⃣マルチクローニングサイトを持つ
ゲノムライブラリーとは何か？また、どのような用途に使用するか？　６問

ゲノムDNAをランダムに断片化させ、それをすべてベクターにクローニングした多様なDNA集団のこと
DNAシーケンシングの原理を説明せよ　６問

ジデオキシ法で行う。読みたいDNA配列があるとき、DNAをPCRで読みたい配列を増幅させる。その時にddNTPを混ぜておく。
ddNTPの３`末端では鎖が伸長できないのでPCR反応が終わる。するといろいろな長さのDNA断片ができ、電気泳動して末端の配列を読むことでDNA配列が読める。
以下のmRNAの配列
UCCAAUUUUACAAAUUAUAUGUACAAGUUU
から合成されうる3種類のペプチド配列を右のコドン表を元に記せ　５問

　
tRNAにアミノ酸をチャージする酵素は何か？
またこの酵素はtRNAのどの部分を認識するか答えよ　５問

アミノアシルtRNA合成酵素

アンチコドン、受容ステム
バリンとイソロイシンはメチレン基一つ分しか違わないが
Val-tRNAval, Ile-tRNAlIe,が正確に作られて，Val-tRNAIle,
Ile-tRNAValが作られないのはなぜか？　　　５問

二重ふるいによって、目的のaa-tRNAのみ合成するような、校正機能があるから
ポリソームは何か答えよ？ 5問

mRNAに多数のリボソームが結合し，連続的に蛋白質を合成している構造
リボザイムとは何か答えよ　5問

RNA酵素で、新しいペプチド結合を作る反応を触媒する
リボソームの以下のサイトがどのような機能を持つ場所か説明せよ
A site：
P site：
E site：　　　　　　　　　　　　　　　　　５問

A site：アミノアシル部位
P site：ペプチジル部位
E site：出口(Exit)部位
　５問

　
　５問

　
大腸菌のDNAの複製に関する以下の文章のカッコに当てはまる語句を答えよ。ただし同じ数字の場所には同じ語句が入る。

大腸菌DNA上に存在する245bpからなる (1) に，多数の（2）が結合し、ATPの加水分解を伴って，AT対の多い部分をほどく。この (2) によってほどけたDNA領域の両端に (3) が集まり，ATPの加水分解と共役してDNA鎖をほどいていく。DNAの複製に伴い，2本鎖DNAが1本鎖に解離する領域を (4) と呼ぶ。1本鎖となったDNAに (5) が結合する事で，1本鎖DNAの(6), (7), (8)
を防ぐ。DNAの複製はまず，1本鎖DNAに (9) が付加されることから始まる。(9) の付加により部分的に2本鎖となった領域から(10) がDNAの合成を5’→3’方向に進める。しかし (10) とDNAの結合は弱く、12残基ほどDNAを合成するとすぐにDNAから脱落してしまう。しかし実際には (11) と呼ばれるタンパク質がDNAを滑り吊り輪の形で囲み，(10) と結合することで、5000残基
を超えるDNA合成を可能にしている。(4) の進行方向と同じ方向に5’→3’方向に伸びる娘鎖を (12)，もう一方の娘鎖を (13) と呼ぶ。大腸菌のDNAの複製は，2分子の (10) を含むレプリソームと呼ばれるタンパク質複合体によって行われるため，(12) と (13) が同じ領域で同時に合成される。この際，(13)の合成は (4) の進行方向とは逆であるため，(13)の鋳型1本鎖DNAはループ
を作って折り返す必要がある。このある程度折り返したDNAを鋳型として合成されるDNA断片を (14) と呼ぶ。合成されたDNA鎖に残った (9) は，(15) の (16) と呼ばれる酵素活性の働きにより除去され，(17)と呼ばれる酵素活性の働きによりDNAに置き換わる。この現象は(18)と呼ばれる。最終的に (19) の働きにより(14) 同士が結合する。大腸菌の (19)は補酵素として(20)が使わ
れる。
　　　　１問

１複製開始点OriC
２開始因子DnaA
３DNAヘリカーゼDnaB
４複製フォーク
５一本鎖結合タンパク質SSB
６再アリーニング
７ヌクレアーゼによる分解
８二次構造形成
９RNAプライマー
１０クランプ/DNAポリメラーゼ
１１βクランプ
１２リーディング鎖
１３ラギング鎖
１４岡崎フラグメント
１５DNAポリメラーゼⅠ
１６５’‐３’エキソヌクレアーゼ活性
１７５’‐３’ポリメラーゼ活性
１８ニックトランスレーション
１９DNAリガーゼ
２０NAD+
　

　
４練習問題
EcoR1　５’‐GAATTC‐３’
BamHI　５’‐GGATTC‐３’
以下の語句の意味と，機能があるものについてはその機能も説明せよ
エキソン：
イントロン：
投げ縄構造：
BBP：
snRNA：
snRNP：
snoRNA：
選択的スプライシング：

４問

エキソン：タンパク質のアミノ酸情報をコードする配列
イントロン：タンパク質のアミノ酸情報をコードしない介在配列
投げ縄構造：スプライシングの時、イントロンの５’末端とA部位が結合してできる構造。
BBP：イントロン内の「ブランチポイント」配列を認識し、スプライシングの初期段階をサポートする。（BBP＝Branch point Binding Protein）
snRNA：RNAスプライシングに働くRNA分子
snRNP：snRNAとタンパク質の複合体。選択的スプライシングを可能に。
snoRNA：真核生物のrRNAメチル化後、切断されるメチル化部位の決定に働く。修飾すべき場所を認識して、RNA修飾酵素を引き寄せる。
選択的スプライシング：細胞によってスプライシング部位が変化すること。→遺伝子がコードするタンパク質数が増加。
mRNAの成熟化（スプライシング）のステップは生理的にどのような利点があるか説明せよ４問

mRNAの成熟化のステップにはいくつかの種類のsnRNPが必要となっている。snRNPの種類によって様々なスプライシングのパターンを生むことが出来るようになるので、これは、一つのRNAから複数のmRNAを合成することが出来るという利点がある（選択的スプライシン
mRNAの5ʼキャップ化とポリA付加は生理的にどのような利点があるか答えよ 4問

キャップ化：５’側からの分解を防ぐ
ポリA化：mRNAを安定化させる（５’‐３’エキソヌクレアーゼから守る）

ポリA結合タンパク質とキャップ結合タンパク質が相互作用することでmRNAが環状化する。
原核生物と，真核生物のrRNAの成熟化の過程をそれぞれ説明せよ　４問

原核生物：スプライシングを伴わず、RNaseによるpre-rRNAの切断（プロセシング）によって成熟する。
真核生物：snoRNAによるpre-rRNAへのメチル基の付加によって修飾され、その後はヌクレアーゼによって切断され、rRNAが生成される。これもスプライシングを伴わず、1つのpre-rRNAからいくつかのrRNAを形成している。
tRNAの成熟化の過程を簡単に説明せよ　４問

エンドヌクレアーゼがイントロンを除去し、リガーゼが切断した部分を結合する。