DNAは、ほとんどの生物の遺伝物質として機能しています。

一般に、DNAは水素結合によって保持された2本の逆平行なDNA鎖を含む二本鎖分子です。

細胞分裂の際には、ゲノム中の完全なDNAが複製され、親細胞のDNA量が2倍になるはずです。

DNAの複製は半保存的に行われ、新たに合成された二本鎖DNAのうち、片方のDNA鎖は元の鎖です。

したがって、DNA複製の際には、両方の鎖が鋳型となるはずです。

DNAポリメラーゼは、DNA複製を担う酵素です。

DNAを5’から3’の方向にしか合成しない。

しかし、二本鎖DNAは反平行であるため、DNA合成は両方向に起こるはずです。

そのため、遅れている鋳型鎖を合成する際に、岡崎フラグメントが形成される。

岡崎フラグメントとは

岡崎フラグメントとは、DNA複製の際に形成される遅延型鋳型鎖上に新たに合成された短いDNA断片のことである。

そのため、岡崎フラグメントは、5’から3’方向に走る「遅れ鎖」と相補的です。

原核生物では、1,000から2,000ヌクレオチドの短い二本鎖DNA断片を形成している。

真核生物では、岡崎フラグメントは100から200ヌクレオチドの長さです。

岡崎フラグメントの5’末端には、約120ヌクレオチド長のRNAプライマーが存在することが確認できる。

図1に岡崎フラグメントを示す。

図1: 岡崎フラグメント

岡崎フラグメントは、RNAプライマーを除去した後、DNAリガーゼの作用で結紮され、連続したDNA鎖を形成する。

岡崎フラグメントはなぜできるのか？

DNAは2本鎖の分子で、一方の鎖は他方の鎖と逆平行になっている。

そのため、一方の鎖は3’から5’の方向に走り、もう一方の鎖は5’から3’の方向に走っている。

3’から5’方向に走る鎖を「先行鎖」、5’から3’方向に走る鎖を「遅行鎖」と呼びます。

リーディングストランドは、新しく合成されたDNA鎖が連続的に伸びていく様子が観察されるため、このように呼ばれています。

図2に、先行鎖と遅行鎖でのDNA合成の様子を示します。

図2: 先頭鎖と末端鎖のDNA合成の様子

一般に、DNAポリメラーゼは5’から3’の方向にヌクレオチドを付加する。

先行鎖は3’から5’の方向に走っているので、酵素は先行鎖上の成長鎖に連続的にヌクレオチドを付加することができる。

しかし、遅れている鎖は5’から3’方向に走っているため、新しく合成されるDNA鎖の鎖長は5’末端に達した時点で一時停止する。

そして、複製フォークで別のDNA鎖の合成が始まる。

複製分かれ目とは、DNA二重鎖上で巻き戻しが始まる位置のことである。

巻き戻しは、元の鎖の上に新しいDNA鎖を合成する際に重要です。

複製フォークがDNA二本鎖上を前進すると、DNAポリメラーゼは遅れている鎖上にヌクレオチドを付加することができる。

しかし、すでに合成されたDNA鎖のRNAプライマーの5’末端に到達すると、合成は一時停止される。

このため、遅発鎖でのDNA合成は不連続となり、その結果生じるDNA断片は岡崎フラグメントと呼ばれる。

岡崎フラグメントは、DNA複製の際に形成されるラギングストランド上の短いDNAフラグメントです。

遅れている鎖は3’から5’方向に走っているため、遅れている鎖上のDNA合成は不連続です。

ラギング鎖上に岡崎フラグメントを形成し、後にDNAリガーゼによってライゲーションされる。