生体分子の研究法

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^生物学の研究技術^

生体分子の研究法: 生物学ではあらゆる生体物質がその研究対象となりうる。主立ったものとしては DNA、RNA、タンパク質、脂質、糖質があげられる。ここではそれらの扱い方について述べる。これらを扱う分野は、生化学分子生物学生物物理学生理学などである。

DNA[編集]

概論[編集]

DNA は RNA ウイルスを除き、全ての生物で遺伝情報をコードしている。このため遺伝情報を調べるためには DNA を扱う必要がある。まず常法では DNA の単離から始めるが、扱う対象がゲノム DNA であるかプラスミドであるかによって操作が多少異なる。長い DNA 断片は物理的に切れやすいため、短い環状のプラスミドよりも操作に注意する必要がある。

DNA の抽出はタンパク質を分解、変性させて遠心により分離し、RNA を RNase によって分解することで行う。大腸菌からのプラスミド抽出は、分子生物学では特に頻繁に行われるため、様々な市販のキットや、操作を自動化するロボットも販売されている。収量や精度に応じて様々な手法がある。

配列特異性をもって DNA を切断する制限酵素はもっとも重要なツールの一つである。様々な制限酵素が単離され、市販されており、通常はこれらを購入して用いる。制限酵素は、適切な条件下では、特異的な回文配列を認識して切断する。DNA リガーゼは逆に DNA 断片を結合させる酵素であり、この二種類の酵素によって DNA の切り貼りが可能となる。これらの操作で任意の DNA 断片を調製し、プラスミドに組み込ませ、それを大腸菌に取り込ませ培養することで増幅させるのが、遺伝子クローニングの基本である。

また任意の塩基配列をもつ DNA 断片を調べる方法としてサザン解析が開発されている。サザン解析は DNA を制限酵素で処理した後、電気泳動で長さごとに展開し、メンブレンに写し取る。メンブレンに対し、放射性同位体やディゴキシジェニン (DIG) などでラベルした相補鎖をハイブリダイズさせることで、任意の断片を検出する。

塩基配列を解析する場合は、シーケンシングが行われる。

各論[編集]

  • 抽出
    • プラスミドのミニプレップ
    • 細胞からのゲノム抽出
    • 組織からのゲノム抽出
    • フェノールクロロホルム法
    • キットの利用
    • 超遠心法
  • 制限処理
    • 制限酵素
  • アガロースゲル電気泳動
  • サザンブロッティング
    • ブロッティング
    • バイブリダイゼーション
  • PCR
  • クローニング
    • プラスミド
    • ライゲーション
    • 形質転換
    • 培養
    • コンピテントセル
  • シーケンシング
  • フットプリンティング
  • ゲノムライブラリー
  • 基本試薬

RNA[編集]

概論[編集]

RNA は遺伝子の転写産物であり、発現している遺伝子の情報を得る手がかりとなる。RNA を分解する RNase は、組織や細胞内の他、汗や唾液などいたるところに存在しており、実験操作中に混入しやすく、しかも失活しづらいことから DNA を扱うよりも注意が必要である。

各論[編集]

  • 抽出
  • ノザンブロッティング
  • RT-PCR
  • cDNA ライブラリーの作成
  • ディファレンシャルディスプレイ

タンパク質[編集]

  • 概論
  • 抽出
  • プロテアーゼとプロテアーゼ阻害剤
  • ウェスタンブロッティング
  • 免疫沈降法
  • 酵母ツーハイブリッド法
  • ELIZA
  • 二次元電気泳動
  • アミノ酸配列の決定