オリゴヌクレオチドとは？
オリゴヌクレオチドは、分子生物学と医学で多くの用途があるDNAまたはRNA分子の短い鎖です。 疾患、ウイルス感染のスクリーニング、および分子生物学実験での遺伝子同定のためのプローブとして使用されます。 また、DNAシーケンスの一種でプライマーとして使用されます。
オリゴヌクレオチドを理解するには、DNAの構造を理解することが役立ちます。 DNA分子は、2つの鎖の非常に長いコイルであり、4つの異なるヌクレオチドベースユニットで構成され、さまざまな順序で配置されています。 各ユニットには、結合する相補的な塩基があります。したがって、各鎖には、結合する反対の塩基のセットがあります。 これらの塩基は多種多様な組み合わせを形成でき、遺伝コードを与えるのは塩基の組み合わせです。 DNAは転写されてメッセンジャーRNA（mRNA）を生成し、それが翻訳されてタンパク質を生成します。
オリゴヌクレオチドは、鎖の長さで識別されます。 たとえば、10ヌクレオチド塩基長のオリゴヌクレオチドは、 10 merと呼ばれます。 それらは一般に化学的に合成され、合成のタイプにより、鎖の長さが60塩基未満に制限されます。
ジデオキシシーケンスとして知られるDNAシーケンスのタイプでは、オリゴヌクレオチドがプライマーとして使用されるため、DNAを生成する酵素にはテンプレートが使用されます。 一本鎖DNAが使用され、DNA鎖に相補的なオリゴヌクレオチドが自動機を使用して合成されます。 DNAを合成するDNAポリメラーゼは、プライマーへの追加を続け、そこからDNAの反対の鎖を合成します。 この反応により、二本鎖DNAが生成されます。
オリゴヌクレオチドをプライマーとして使用する最近の例は、DNAの小さな断片を増幅するために使用されるポリメラーゼ連鎖反応（PCR）です。 この手法には、法医学や父子鑑定など、非常に実用的な用途があります。 また、遺伝子工学実験でよく使用されるため、医学および生物科学の研究に革命をもたらしました。
一連のオリゴヌクレオチドプローブは、遺伝子または相補的DNA（cDNA）のライブラリから遺伝子を分離するために頻繁に使用されます。 cDNAライブラリーは二本鎖DNAで構成され、一方の鎖はmRNA鎖に由来し、もう一方の鎖はそれに相補的です。 このようなライブラリには、高等生物の遺伝子に頻繁に見られるギャップがないという利点があります。
多くの生物からの遺伝子の構造は、配列決定プロジェクトのために知られており、公的に利用可能です。 他の生物から遺伝子をクローンしたい場合、他の生物の遺伝子について知られていることを確認し、それらの配列の共通領域に基づいてプローブを設計できます。 その後、研究者は、共通領域で起こりうる変動を考慮に入れた一連のオリゴヌクレオチドプローブを合成します。 彼らはそれらのプローブでライブラリをスクリーニングし、結合するオリゴヌクレオチドを探します。 この方法で多くの遺伝子が同定されています。
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、目的の配列の相補体であるRNAまたはDNAの一本鎖を含みます。 タンパク質をコードする特定の遺伝子がクローン化されると、アンチセンスRNAが頻繁に使用されて、それを合成するmRNAに結合してその発現をブロックします。 これにより、研究者は、そのタンパク質を生成しない場合の生物への影響を判断できます。 アンチセンスオリゴヌクレオチドは、毒性RNAをブロックする新しいタイプの薬物としても開発されています。
マイクロアレイチップは、オリゴヌクレオチドが非常に有用な別の分野です。 これらはガラススライドまたは他のマトリックスで、数千の異なるDNAプローブを含むスポットがあります。この場合はオリゴヌクレオチドでできています。 これらは、多数の異なる遺伝子の変化を一度にテストするための非常に効率的な方法です。 DNAは、相補的なDNAが結合すると色が変化する、または蛍光を発する化合物に結合しているため、テストDNAと反応するとスポットの色が変化します。
オリゴヌクレオチドマイクロアレイが使用されるもののいくつかは、遺伝性疾患のスクリーニングを含む。 たとえば、乳癌に関与する遺伝子BRCA1およびBRCA2の活性を表す小さなプローブがあります。 女性がこれらの遺伝子のいずれかに突然変異を持っているかどうかを調べ、さらに分析して、彼女が乳癌の素因を持っているかどうかを調べることができます。
ViroChipと呼ばれるマイクロアレイがあり、配列決定されたさまざまな病原性ウイルスからの約20,000の遺伝子のプローブがあります。 chipなどの体の分泌物は、チップで分析することができ、多くの場合、人がどのタイプのウイルスに感染しているかを特定できます。 ウイルス感染の特定は非常に困難な場合があります。これは、さまざまな種類のウイルスで症状がよく似ていることが多いためです。