2010年03月05日

分子生物学


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この記事には、シリーズの一部です:
遺伝子発現
分子生物学のトピック(ポータル)
(用語集)
はじめに遺伝する
一般的な流れ:DNAの"RNAの"タンパク質
特殊転送(RNAの"RNAを、
RNAの"DNAとタンパク質"蛋白質)
遺伝コード
転写
転写(転写因子、
RNAポリメラーゼ、プロモーター)
原核生物/古細菌/真核生物
転写後修飾
(hnRNA、スプライシング)
翻訳
翻訳(リボソーム、tRNAの)
原核生物/古細菌/真核生物
翻訳後修飾
(機能グループ、ペプチド、
構造の変更)
遺伝子調節
エピジェネティック
(ゲノム刷り込み)
転写調節
転写後調節
(固定、
選択的スプライシングのmiRNA)
翻訳調節
翻訳後調節
(可逆)不可逆的な
質問は、編集依頼
分子生物学、分子レベルでの生物学の研究である。生物学、化学、特に、遺伝学、生化学の他のエリアでフィールドに重なっている。分子生物学を中心として、DNAやRNAとタンパク質生合成の間の相互作用を含むセルの様々なシステム間の相互作用を理解する方法、これらの相互作用を規制されて学んで自分自身の問題。
自然の中で、1961年にライティング、ウィリアムアストベリーとして分子生物学の説明
あまり技術のアプローチは、これを対応する分子の計画の古典的な生物学の大規模な症状を以下の検索の主要なアイデアを基礎科学と呼ばれる観点からのアプローチとして。特に、生体分子の形と懸念している[...]主に3次元構造、これわけではない、しかしされると、それが単に形態の洗練されます。起源と機能には、同じ時間のお問い合わせは必要では[1]。
目次[非表示]
1の関係、他の"分子をスケールの"生物科学
分子生物学の2テクニック
2.1表現のクローニング
2.2ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)
2.3ゲル電気泳動
2.4高分子ブロッティングとプロービング
2.4.1サザンブロット法
2.4.2ブロッティング北部
2.4.3ウエスタンブロット法
2.4.4東部ブロッティング
2.5配列
2.6対立遺伝子固有のオリゴヌクレオチド
2.7時代遅れの技術
3歴史
4臨床的意義
5参考文献
6さらに読む
7外部リンク
[編集]関係、他の"分子をスケールの"生物科学



生化学、遺伝学の間の系統関係、および分子生物学
分子生物学の研究者(後の記事で)技術セクションを参照してくださいしかし、具体的なテクニック、分子生物学へのネイティブを使用し、ますますの技術やアイデアを、遺伝学、生化学から、これらを組み合わせる。これらの分野の間に明確な境界線はありません。上の図の回路では、フィールド間の関係の1つの可能なビューを示して:
生化学は、化学物質や重要なプロセスの研究、生物で起こっている。生化学重の役割、機能に着目し、生体分子の構造。生物学的プロセスや生物学的活性分子の合成の背後にある化学の研究は、生化学の例です。
遺伝生物の遺伝子の違いの影響の研究である。多くの場合、これは正常なコンポーネントの有無を推測することができます()1つの遺伝子など。 "突然変異" - 生物のは、いわゆる"野生型"や、通常の表現と呼ばれる点と1つまたは複数の機能コンポーネント不足の研究。遺伝的相互作用(エピスタシス)は、しばしばこのような"ノックの単純な解釈を混乱させることができますアウト"の研究。
分子生物学の複製、転写と遺伝物質の翻訳の過程の分子基盤の研究です。分子生物学のセントラルドグマは遺伝物質はRNAへと転写され、その後のタンパク質に翻訳、分子生物学の単純化画像、されても、フィールドを理解するための良いスターティングポイントを提供するにもかかわらず。この写真は、RNAの新たな小説の役割の光の中で改正を受けています。
多くの分子の生物学での作業、最近は多くの作業を定量され、分子生物学、バイオインフォマティクス、計算生物学でコンピュータサイエンスのインターフェイスで行われています。 2000年代初めの時点で、遺伝子の構造と機能、分子遺伝学の研究では、最も顕著なサブの間でされている分子の生物学のフィールドです。
分子の生物学のフォーカスのますます多くの他のループのいずれかを直接自分の右にそれらの相互作用などの細胞生物学、発生生物学、または間接的に、ここでの分子生物学の技術のように集団や種の歴史的な属性を推測するために使用されますとして勉強集団遺伝学や系統学などの進化生物学の分野。また、"地面を"生物物理学から生体分子の研究の長い伝統があります。
[編集]技術の分子生物学の

1950年代後半と1960年代初め以来、分子生物学、特性を隔離することを学んだし、細胞や生物の構成分子を操作します。これらのコンポーネントはDNAの遺伝情報のリポジトリ。RNAは近くのDNAを持つ関数の相対的な含まれて、実際の構造や酵素の機能に、DNAの一時的な作業コピーとしてだけでなく、翻訳装置の機能と構造の一部を提供の範囲、およびタンパク質、細胞内分子の大きな構造と酵素のタイプです。
タンパク質の方法で、より広範なリストを参照してタンパク質のメソッド。
核酸のメソッドの詳細なリストについては、核酸のメソッドを参照してください。
[編集]発現クローニング
主な記事:発現クローニング
1つの分子の生物学の最も基本的なテクニックのタンパク質機能を研究する発現クローニングされます。この手法では、DNA関心のあるタンパク質(PCRとを使用して複製されて符号化/または制限酵素)プラスミド(発現ベクターとして知られている)。このプラスミド興味のある蛋白質の生産をドライブし、特別なプロモーターの要素があることもプラスミド次のために抗生物質耐性マーカーの可能性があります。
このプラスミドのいずれかの細菌や動物の細胞に挿入することができます。細菌の細胞へのDNAの導入変換(経由で)、抱合セル(を介して細胞の連絡先)、または伝達によってウイルスのベクトル()を介して、裸のDNAの取り込み行うことができます。物理的あるいは化学的手段によって、動物細胞などの真核生物の細胞は、へのDNA導入トランスフェクションと呼ばれます。いくつかの異なるトランスフェクションテクニック、カルシウムなどのリン酸塩トランスフェクション、エレクトロポレーション、マイクロインジェクションとリポソームトランスフェクションご利用いただけます。 DNAは真核生物の細胞を、ウイルスや通信事業者としての細菌を使用して、後者は時にbactofectionと、特定の使用でアグロバクテリウムと呼ばれ導入されることができます。プラスミドのゲノムに安定なトランスフェクションの結果、あるいはゲノムの独立したままかもしれませんが、一過性トランスフェクションと呼ばれる統合されることがあります。
どちらの場合では、DNA関心のあるタンパク質が細胞内にある、今を表明することができるタンパク質のコーディング。誘導性プロモーターと、特定のセルなどのシステムのさまざまな要因シグナリング、高いレベルでの関心のあるタンパク質を発現するためご利用いただけます。タンパク質の大量注文して、細菌や真核生物の細胞から抽出することができます。蛋白質酵素活性のためのさまざまな状況の下で、蛋白質は結晶化されることがあります、その三次構造、あるいは学ぶことができる、製薬業界では、タンパク質に対する新たな薬の活動を学ぶことができるテストをすることができます。
[編集]ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)
主な記事:ポリメラーゼ連鎖反応
ポリメラーゼ連鎖反応をコピーするDNAのための非常に多彩なテクニックです。簡単に言えば、PCRは、単一のDNA配列を、時間(百万)にコピーするか所定の方法で変更することができます。たとえば、PCRの制限酵素サイト、または日本(変更)のDNAの特定の塩基変異を導入するために使用できますが、後者の方法に簡単に変更"と呼ばれる"です。 PCRのかどうかも、特定のDNA断片をcDNAライブラリーにあるかを判断するために使用することができます。 PCR法は、逆転写PCR法(RT - PCR法)のRNA増幅のために、のように、そしてより最近では、リアルタイムPCR法(定量PCR)は、DNAまたはRNA分子の定量的な測定を可能にする多くのバリエーションがあります。
[編集]ゲル電気泳動
主な記事:ゲル電気泳動
ゲル電気泳動1分子生物学の主要なツールの一つです。基本的な原理は、DNAやRNA、タンパク質、すべての電界によって分離することができます。ゲル電気泳動、DNAやRNAのサイズに基づいて、アガロースゲル電気泳動によってDNAを実行して分離することができますアガロース。タンパク質の大きさに基づいて、SDS - PAGEゲル、またはサイズに基づいて、その電荷を使用して何を二次元ゲル電気泳動法として知られている使用して分離することができます。
[編集]高分子ブロッティングとプロービング
に関しては、西部北部とブロッティング東部当初の分子生物学の冗談という用語は、南にブロッティングプレイだったから派生されているテクニックエドウィンサザンで消して、DNAのハイブリダイゼーションを説明した。パトリシアトーマスし、ノーザンブロット、実際には長期[2を使用していないとして知られているRNAのしみの開発]。これらの技術の一層の組み合わせ(タンパク質- DNAハイブリダイゼーション)、northwesterns(タンパク質を検出するためのRNAの相互作用)southwesternsなどの用語制作、すべてのうち、現在の文献に見られるfarwesterns(タンパク質間相互作用)、。
[編集]サザンブロット法
主な記事:サザンブロット
その発明者にちなんで名付け、生物学者エドウィンサザン、サザンブロット、特定のDNA配列の存在のためのDNAサンプルにプロービングのためのメソッドです。前または制限酵素消化後のDNAサンプルをゲル電気泳動法によって分離され、次に膜に毛管作用を介してブロッティングで転送。膜し、その関心のあるDNAの配列に塩基配列を補完してラベルされたDNAプローブにさらされている。最も独創的なプロトコルは、しかし、非放射性の選択肢を利用可能になりました放射性ラベルを使用します。南より一般的な実験科学のPCRなどの手法は、大容量のために、中のDNAサンプルから特定のDNA配列を検出するために使用されてブロッティング。これらのブロットを、まだいくつかのアプリケーションに使用されるが、しかし、そのようなトランスジェニックマウスや遺伝子ノックアウトのエンジニアリングの胚性幹細胞の遺伝子のコピー数を測定した。
[編集]ノーザンブロット
主な記事:北のしみ
ノーザンブロットRNAの異なるサンプルのセットの中で相対的に比較としてRNA分子の特定の型の発現パターンを検討するために使用されます。それは本質的RNAのゲル電気泳動変性の組み合わせは、しみている。このプロセスではRNAのサイズに基づいて分離され、その次に関心のあるシーケンスの補数ラベルを付けてプローブされる膜に転送されます。その結果、さまざまな方法を使用してラベルを使用するに応じて可視化することができるバンドは、RNAのサイズを表すの啓示では、ほとんどの結果のサンプルで検出された。これらのバンドの強度は、ターゲットの量のRNAをサンプルに関連していると分析した。手順は一般的に勉強にどの程度の遺伝子発現を測定することによって発生して使用されてどのようにRNAの異なるサンプルに存在する場合の多くは。これは、最も基本的なツールを決定するための何時に、され、どのような条件の下で、特定の遺伝子の生体組織で表されます。
[編集]ウェスタンブロッティング
主な記事:西部のしみ
ほとんどのタンパク質に対する抗体の動物には、マウス、ウサギ、ヒツジ、またはロバ(ポリクローナル抗体)、または培養細胞(モノクローナル抗体)の生産などのタンパク質を少量注入して作成することができます。これらの抗体は、分析や分取のさまざまなテクニックを使用することができます。
のウエスタンブロット、タンパク質の最初の大きさによって、薄いゲルの2枚のガラス板との間の技術をゲル電気泳動ポリアクリルアミドのSDS - PAGE(ドデシル硫酸ナトリウムとして知られているサンドイッチで)で区切ります。ゲル中のタンパク質にしてはPVDF、ニトロセルロース、ナイロンまたは他の支持膜に転送されます。この電解質膜を抗体のソリューションで取り調べを受けることができます。抗体が関心を持つ蛋白質に具体的にバインドして着色された製品は、化学発光やオートラジオグラフィーなどのさまざまな技術によって可視化することができます。多くの場合、抗体酵素が付いています。ときに、化学発光基質にさらされている酵素を検出できます。ウエスタンブロッティングのテクニックを使用するだけでなく、定量的な分析検出できないことができます。
ウエスタンブロット法を直接生きている細胞や組織のセクション内の特定のタンパク質を染色するために使用することができますに類似のメソッド。しかし、魚など、これらの免疫染色方法は、より多くの細胞生物学研究に使用されます。
[編集]イースタンブロッティング
主な記事:東ブロッティング
東ブロッティングテクニックポストを検出するためのタンパク質の翻訳後修飾されます。[3]タンパク質はPVDFとニトロセルロース膜にブロット変更、特定の基板を使用してプローブされます。
[編集]配列
主な記事:DNAマイクロアレイ
DNAアレイのスポットは、しっかりサポートするためには、各スポットが含まれて顕微鏡のスライドなどの接続のコレクションが1つまたは複数の単一のDNAオリゴヌクレオチド断片取り残された。配列は、非常に小さい(100ミクロン径の大規模な量を置くことを可能)1つのスライドにスポットを確認します。各スポットは、単一のDNA配列を補完されているDNA断片を分子ている(南部にブロッティングと同様)。このテクニックのバリエーションの開発では、特定の段階では生物の遺伝子発現(発現プロファイリング)修飾することができます。組織内のこの手法は、RNAで分離され、ラベルcDNAに変換されます。このcDNAを配列とのハイブリダイゼーションの可視化では、フラグメントを行うことができます混成です。以来、複数の配列は、特に、健康、癌組織などの異なる2つの組織の遺伝子発現を比較するための便利さの断片を正確に同じ位置で作ることができます。また、1つの遺伝子と、時間や他の要因とはどのように表現、どんな変化が表現されて測定することができます。例えば、一般的なパン酵母、出芽酵母、約7000の遺伝子が含まれます。マイクロアレイと、1つの質的にどのように各遺伝子を発現され、どのように発現の変化を測定することができます、例えば、温度を変えてください。ようこそマイクロアレイを作製する多くの異なる方法があり、最も一般的なシリコンチップは、スポットを、顕微鏡スライド〜100ミクロンの直径は、カスタム配列と配列の多孔質膜(macroarrays)に大きなスポットがあります。が100点の任意の場所に1万人以上の指定された配列からすることができます。
配列もDNA分子以外を使ったことができます。例えば、抗体の配列をどのようタンパク質や細菌を決定するために血液サンプル中に存在して使用することができます。
[編集]対立オリゴヌクレオチドの特定
対立遺伝子の特定オリゴヌクレオチド(ASO)を可能にする技術であるPCRやゲル電気泳動を必要とせず一塩基変異の検出。長さが短い(20-25ヌクレオチド)は、プローブは、非断片化されたターゲットDNAにさらされているラベル。ハイブリダイゼーションの高い特異性のプローブが短いために、さらに1つのベースを変更するハイブリダイゼーションの妨げになると発生します。ターゲットDNAを、そのハイブリダイズしていない標識プローブ洗浄され削除されます。ターゲットDNAを放射能や蛍光を経由してプローブの存在を分析しています。この実験では、ほとんどの分子生物学の技術としては、コントロールが成功の実験を確保するために使用される必要があります。 Illuminaのメチル化アッセイは、シーケンス内の1塩基対の違いを測定するために麻生手法の活用方法の例です。
[編集]時代遅れの技術
分子生物学、ストアドプロシージャや技術を継続的に開発されている古い技術を放棄した。たとえば、DNAゲル電気泳動(アガロースまたはポリアクリルアミド)の到来を前に、DNAの分子の大きさは通常、ショ糖、グラデーション、ゆっくりと労働集約的技術高価な機器を必要と料金沈降によって決定された;前の勾配ショ糖には、粘度使用されて。
別にその歴史的な興味から、それは多くの古い技術を知ることとして、その時々のための新しい手法を不適切な場合、別の新たな問題を解決するために有用である価値がある。



Posted by ほこまま at 22:25│Comments(0)
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