DNAの変性と再変性の主な違いは、DNAの変性はdsDNAを一本鎖に分離するプロセスであることです。
一方、再変性は塩基対を形成することであり、相補的なDNA鎖を再び結合させることである。
また、DNAの変性では水素結合が切断されるが、DNAの再変性では相補的な塩基間に水素結合が形成される。
さらに、DNAの変性に影響を与える主な要因として、加熱や超音波照射などの物理的要因と、アルカリ性、ホルムアミド、DMSOなどの化学的要因が挙げられる。
一方、再変性に影響を与える要因は、溶液のイオン強度、温度、時間、DNA濃度、相互作用分子の大きさです。
DNAの変性と再変性は、DNAの水素結合の切断と再形成の2つの過程です。
一般に、メンブレンハイブリダイゼーション、マイクロアレイ、PCRなど、DNAのハイブリダイゼーションを伴う多くのバイオアッセイにおいて重要です。
主な対象分野
- DNAの変性とは
– 定義、プロセス、重要性 - DNAの再変性とは
– 定義、プロセス、重要性 - DNAの変性と再変性の類似点とは？
– 共通点の概要 - DNA の変性と再変性の違いは何か？
– 主な違いの比較
この記事の重要な単語
吸光度、化学的変性、DNAの変性、dsDNA、物理的変性、DNAの再変性、ssDNA、温度
DNAの変性とは？
DNAの変性とは、二本鎖のDNAが二本の一本鎖に分離することです。
水素結合が切断されることで起こります。
また、二重らせんの変性には、物理的な変性と化学的な変性の2つの方法があります。
物理変性
物理的変性は、主に加熱と超音波照射によって行われる。
通常、90℃以上の高温でDNAの変性が起こる。
技術的には、塩基対の間の水素結合を破壊するのに十分な運動エネルギーを与えることによって行われる。
その結果、ワトソンとクリックの塩基対が破壊され、二本鎖のらせんが2本の一本鎖に分離されるのです。
この過程で、DNAの二重らせんを溶かす特徴的な温度は融解温度（Tm）と呼ばれる。
この温度では、DNAの50%が溶かされる。
また、グアニンとシトシンは塩基対形成時に3つの水素結合を形成するが、シトシンとチミンは2つの水素結合しか形成しないため、TmはG-C量の増加とともに上昇する。
一般に、変性度は260nmの光の吸光度をモニターすることにより分光光度計で測定することができる。
ソニケーションも変性させる方法の一つです。
この場合、プローブソニケーションとソニケーションバスがソニケーションの2つの手法です。
図1：PCRにおける変性と再変性
化学変性
化学変性については、尿素やホルムアミドなどの化学剤が存在すると、プリンやピリミジンが安定化することで変性が促進される。
そのため、Tmが低下する。
例えば、95%のホルムアミドは室温でDNAを完全に変性させる。
さらに、様々な濃度の水酸化ナトリウムやDMSOもDNAの融解温度を低下させる。
DNAのレナチュレーションとは何か
DNAの再飽和は、2本の相補的なDNA鎖を一緒にアニーリングするプロセスです。
最終的には、冷却とともに起こります。
技術的には、相補的な塩基対の間の水素結合の再構成によって再変性は起こり、それによって2本のDNA鎖は一緒になって二本鎖DNAを形成する。
さらに、DNAの再変性は、吸光度をモニターすることで確認することができる。
一般に、DNAを再変性させると、260 nmの吸光度が低下する。
また、再変性の程度は、変性前の二本鎖DNAの濃度であるC0と、再変性にかかる時間であるtに依存します。
さらに、DNAの再変性は、ある時点までは非常に速く、それ以降は遅くなることがわかった。
このことは、ゲノム中のある種の配列、例えば繰り返し配列が高濃度であることを意味している。
したがって、再変性速度は、ゲノムの複雑さについて重要な情報を与えてくれる。
DNAの変性と再変性の類似性
- DNAの変性と再変性は、相補的なDNA鎖が受ける2つのプロセスです。
- 一般に、DNAは相補的な塩基対を持つ2本の鎖が、反平行に並ぶ二本鎖分子です。
- この相補的な塩基対が互いに水素結合を形成することで、2本のDNA鎖が結合しているのです。
- 変性・再変性過程では、溶液の化学的・物理的条件により、水素結合の切断・形成が確認される。
- この2つのプロセスは、DNAマイクロアレイやメンブレンハイブリダイゼーションなどのDNAハイブリダイゼーションアッセイや、PCRにおいて重要です。
DNAの変性と再変性の違い
定義
DNAの変性とは、2本のDNAを結びつけている水素結合が壊れ、2本鎖がほどけることである。
一方、再変性とは、塩基対を形成すること、つまり、DNAの相補的な2本の鎖が再び結合することを指す。
発生させる
DNAが変性すると一本鎖のDNAになるが、再変性すると二本鎖のDNAになる。
水素結合
変性は相補的な塩基対の間の水素結合を破壊するが、これに対して再変性は相補的な塩基対の間に水素結合を形成する。
プロセスに影響を与える要因
DNAの変性に影響を与える主な要因は、加熱、超音波処理などの物理的な薬剤と、アルカリ、ホルムアミド、DMSOなどの化学的な薬剤です。
一方、再変性に影響を与える要因は、溶液のイオン強度、温度、時間、DNA濃度、相互作用分子の大きさです。
吸光度への影響
変性すると260 nmの吸光度が増加し、再変性すると260 nmの吸光度が減少する。
光学回転数への影響
変性はDNA二重らせんの正の光学回転を大きく減少させるが、再変性はDNA二重らせんに強い正の光学回転を与える。
粘度への影響
変性はDNAの粘性を著しく低下させるが、再変性はDNAの粘性を著しく上昇させる。
結論
DNAの変性は、DNAの水素結合が破壊され、その結果、DNA二重鎖が2本の一本鎖DNAに分離される過程です。
DNAの変性は、260 nmにおけるDNAの吸光度を増加させ、正回転と粘度を減少させるという顕著な特徴を持つ。
一方、DNAの再変性は、2本の相補的なDNA鎖の間の水素結合を再構築し、2本鎖DNAを形成するプロセスです。
一般に、260nmの吸光度が低下し、粘度と旋光度が増加する。
したがって、DNAの変性と再変性は、DNA中の水素結合の挙動とその効果に大きな違いがあります。
