リーディングストランドとラギングストランドの違いとは?

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リード鎖とラギング鎖の主な違いは、リード鎖がDNA複製中に連続的に伸びるDNA鎖であるのに対し、ラギング鎖は岡崎フラグメントと呼ばれる短い断片を形成しながら不連続に伸びるDNA鎖であることである

そのため、連続した鎖を形成するために、先行鎖はリガーゼを必要としないが、遅発鎖は岡崎フラグメントを結合させるためのリガーゼを必要とする

さらに、リード鎖は3’から5’方向に開口し、ラギング鎖は5’から3’方向に開口する。

リーディングストランドとラギングストランドは、DNA複製の際に、二本鎖DNAの鎖の成長パターンに基づいて使う2つの用語です。

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リード・ストランドとは

DNAの二重らせんを構成する2本の鎖のうち、先頭の鎖のこと。

一般に、DNAは細胞分裂の準備段階として、細胞周期中に複製される。

DNAポリメラーゼは、5’から3’方向にのみ複製を行う酵素です。

この過程で、DNA二重らせんの各鎖は複製のための鋳型となる。

したがって、DNA複製の過程は、新しく合成されたDNA二重らせんが古いDNA鎖と新しいDNA鎖から構成される半保存的過程として知られている。

図1: DNAの複製。

複製中、DNA二重らせんはほどけ、複製分枝を形成する。

ここで、3’から5’方向に開いたDNA鎖は、5’から3’方向に連続して伸びることができる。

そこで、この鎖をリーディングストランドと呼んでいます。

リーディングストランドでは、DNAポリメラーゼが連続的にヌクレオチドを付加することができ、新しいDNA鎖の成長が複製分枝に向かって起こります。

ラギングストランドとは

ラギング鎖とは、DNA二重らせんの2本目の鎖のことである

この鎖は5’から3’方向に開いている。

したがって、DNA複製の方向は5’から3’の方向にしか起こらないので、新しい鎖の成長は複製フォークから離れたところで起こる必要がある

そのため、複製は連続的ではなく、岡崎フラグメントを形成しながら行われる。

一般に、岡崎フラグメントは1000-2000ヌクレオチド程度の短いDNAセグメントです。

図2: 先頭鎖と後端鎖の連続性

また、岡崎フラグメントの始まりには、遅行鎖にRNAプライマーが合成される必要がある

RNAプライマーゼは、DNA複製の際に鋳型DNA上にRNAプライマーを合成する役割を担う酵素です。

最後の岡崎フラグメントの成長は、前の岡崎フラグメントのRNAプライマーの5’末端で停止する。

重要なことは、遅滞鎖のDNA複製には、常に新しいRNAプライマーの合成のための「待ち時間」が存在することである

最終的に、RNAプライマーは鎖から取り除かれ、DNAポリメラーゼが欠落したヌクレオチドを補う。

そして、DNAリガーゼが遅行鎖上の各DNA断片を結合し、連続したDNA鎖を作る。

リーディングストランドとラグジングストランドの類似性

  • 二本鎖DNA分子に存在する2種類のDNA鎖をリーディング鎖とラギング鎖という。
  • 複製パターンに基づいて分類される。
  • ただし、リーディングストランドとラギングストランドは互いに相補的です。
  • また、両鎖はDNAヌクレオチドからなり、リン酸ジエステル結合によって互いに結合しています。
  • また、DNAポリメラーゼは、先行鎖と後行鎖の両方の合成を担っている。

リーディングストランドとラギングストランドの違い

定義

リーディングストランドとは、複製分枝にある2本のDNAのうち、連続的に複製されているものを指し、ラギングストランドとは、複製分枝にあるもう1本のDNAが5′から3′方向に不連続に複製されているものを指す。

これが、リーディングストランドとラギングストランドの大きな違いです。

DNA複製時の成長の種類

重要なことは、先行鎖は連続的に成長し、後行鎖は岡崎フラグメントを形成することによって不連続的に成長することである

レプリケーションフォーク内のTemplateの向き

さらに、リード鎖とラギング鎖のもう一つの重要な違いは、リード鎖は3’から5’方向に開き、ラギング鎖は5’から3’方向に開くことである

ストランドの成長方向

リード鎖は5’から3’方向へ、ラギング鎖は3’から5’方向へ成長する。

プライマー

リード鎖は1つのプライマーで合成できるのに対し、ラギング鎖は岡崎フラグメントを開始するたびに新たなプライマーが必要です

したがって、この点もリーディングストランドとラギングストランドの違いと言える。

レプリケーションの始まり

さらに、この開始位置も、先行鎖と後行鎖の違いに寄与している。

先行鎖は複製開始と同時に成長し始め、遅行鎖はその直後に複製を開始する。

レプリケーションフォークからの方向

また、先行鎖は複製分枝に向かって成長し、遅行鎖の岡崎フラグメントは複製分枝から離れるように成長する。

編隊の速度

さらに、ストランドの形成速度もリーディングストランドとラギングストランドの違いの一つです。

先行ストランドの形成は高速で行われ、後行ストランドの形成は低速で行われる。

DNAリガーゼの必要性

このほか、リード鎖はDNAリガーゼを必要としないが、ラギング鎖は岡崎フラグメントをライゲーションするためにDNAリガーゼを必要とする

結論

リード鎖は、二本鎖DNAの2本の鎖のうちの1本です。

リード鎖は2本鎖DNAのうちの1本であり、複製分かれ目では3’から5’方向に開かれている。

従って、DNA複製の間、5’から3’方向に連続的に鎖が伸びることになる。

一方、遅発鎖は、DNA二重らせんのもう一方の鎖です。

しかし、この鎖は5’から3’方向に開かれている。

従って、その鎖の成長は3’から5’方向に起こる必要がある

しかし、通常のDNA複製は5’から3’の方向にしか起こらない。

そのため、DNA複製は岡崎フラグメントを形成しながら、複製フォークの外側に向かって不連続に行われる。

したがって、先行鎖と後行鎖の主な違いは、鎖の伸びる方向とパターンにある。

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