DNAの複製

DNAの複製とは、親DNAの塩基配列に正確に従って同一の娘DNA分子が合成される生体内の分子機構である。¹ 細胞分裂に先立って遺伝情報を正確に次世代の細胞へ継承するために不可欠な生命現象である。²

真核生物および原核生物におけるDNAの複製は、主に半保存的複製という様式によって進行する。¹ 半保存的複製のモデルでは、二重らせんを形成している親DNAの2本の鎖がほどけてそれぞれ鋳型となり、それに相補的なヌクレオチドが順次結合することで新しい鎖が合成される。² その結果、生成されたそれぞれの娘DNAは、1本の親鎖と1本の新合成鎖から構成されることになり、遺伝情報の保存性が保たれる。¹

DNAの複製過程は、開始、伸長、終結の3つの大きな段階に大別される。² 複製はゲノム上の特定の開始点である複製起点から特異的にスタートする。¹ 開始点においてDNAヘリカーゼなどの酵素群が二重らせん構造を解きほぐし、Y字型の複製フォークを形成する。²

複製フォークの内部では、DNAポリメラーゼ（DNA polymerase）が中心的な役割を担い、鋳型DNAの塩基配列を読み取りながらデオキシリボヌクレオチド三リン酸を基質としてリン酸ジエステル結合を形成し、新合成鎖を伸長させる。² DNAポリメラーゼは5'から3'方向へしかDNA鎖を合成できないため、進行方向と同じ向きに連続して伸長するリーディング鎖と、逆向きに岡崎フラグメントと呼ばれる短い断片として不連続に合成されるラギング鎖が生じる。¹ ラギング鎖側で不連続に作られた断片は、DNAリガーゼによって最終的に連結される。²

また、正確な複製を維持するため、DNAポリメラーゼ自身が持つ校正機能や、ミスマッチ修復などのDNA修復機構が働いて塩基配列の変異や複製エラーを常時監視し修正している。¹ このようにして細胞は正確無比なDNAの複製を行い、生物の個体維持や進化の基盤を支えている。²