日本大百科全書(ニッポニカ) 「組換えDNA」の意味・わかりやすい解説
組換えDNA
くみかえでぃーえぬえー
ある遺伝子DNA（遺伝子の本体であるデオキシリボ核酸）と生細胞内で自己増殖可能なDNA分子を、酵素などを用いて試験管内で切断し、つなぎ換えてできる組換え分子。組換えDNAをつくるのに用いる遺伝子DNAは次の方法のいずれかで調整される。(1)染色体DNAから制限酵素とよばれる特殊な酵素で切り出す。(2)機械的な力を加えて切断する。(3)細胞質から伝令RNAを取り出してこれを鋳型にし、逆転写酵素により相補的な構造をもつ遺伝子DNAを合成する。(4)その遺伝子のつくるタンパク質のアミノ酸配列から遺伝暗号によりDNAのヌクレオチド配列を推定し、化学合成によりDNAを直接合成する。このようにしてつくられた遺伝子DNAと結合するのに用いられる自己増殖可能なDNA分子はベクターvectorとよばれ、遺伝子の運び手となる。ベクターとしてはプラスミドとよばれる大腸菌など細菌類の自己増殖性細胞質因子やある種のウイルスがしばしば用いられる。ある生物の染色体DNAを前記(1)か(2)の方法で切って適当なベクターにつなぐと、その生物のすべての遺伝子をもつ組換えDNAの一そろいができる。このような組換えDNAの一そろいを遺伝子ライブラリーgene library、あるいは遺伝子バンクgene bankとよんでいる。遺伝子ライブラリーから適当な方法で必要な遺伝子を含む組換えDNAを取り出せば、その遺伝子の研究ができる。このような実験方法は遺伝子工学でしばしば用いられ、ショットガン実験shotgun experimentとよばれている。
遺伝子DNAとベクターをつないで組換えDNAをつくるには、次の方法がある。(1)遺伝子DNA分子とベクターを同じ制限酵素で切ってつなぐ方法。制限酵素は細菌細胞内に侵入した異種DNAの特定塩基配列の部分を切断する性質をもっている。たとえば、大腸菌がつくる制限酵素の一種EcoRI（エコーアールワン）はDNA2本鎖の
-GAATTC-
-CTTAAG-
という塩基配列（A、G、C、TはDNAをつくるヌクレオチド塩基でそれぞれアデニン、グアニン、シトシン、チミンを示す）を見分け、2本鎖のそれぞれのGとAの間を切断し、
-G AATTC-
-CTTAA G-
という切り口をもつDNA断片に切断する。またインフルエンザ菌のつくる制限酵素Hind （Ⅲ）（ヒンディースリー）は
-AAGCTT-
-TTCGAA-
を見分け、両鎖のAとAの間を切り、
-A AGCTT-
-TTCGA A-
の切り口をもつ断片にする。同じ制限酵素で切った2種のDNA鎖をいっしょにすると、その相補的な切り口でつなぎ組換えDNAをつくることができる。(2)DNAの端にリンカーlinkerとよばれるつなぎ手を結合し、制限酵素で切ってベクターにつなぐ方法。リンカーとしては、特定の制限酵素で切断できるような塩基配列のDNA鎖断片が使われる。遺伝子DNAの両端にEcoRIリンカーをつけ、EcoRIで切断すると、同じ酵素で切ったベクターに結合し、組換えDNAをつくることができる。(3)遺伝子DNAの両端に、同じヌクレオチドからなる1本鎖をつくり、相補的な1本鎖をつけたベクターに結合する方法。遺伝子DNAに多数のCからなる1本鎖をつけ、多数のGからなる1本鎖をつけたベクターにつなぎ、組換えDNAをつくることができる。
試験管内で組換えDNAをつくり、それを生細胞に移入して増殖させる実験は組換えDNA実験とよばれ、遺伝子工学の主要な方法として遺伝子のクローン化に用いられている。
［石川辰夫］