DNAシーケンス解析①：サンガーシーケンスの原理

サンガーシーケンスにはまず、調べたいDNAの鋳型鎖が必要です。これは事前にたくさん用意しておきます。次に遺伝子の複製に必要なDNAプライマーと、複製を行うDNAポリメラーゼ、そしてA,T,G,CのヌクレオチドとA,T,G,Cのうちいずれか1種類の特殊なヌクレオチド（ジデオキシヌクレオチド）を用意します。

まず初めに、調べたいDNAの鋳型鎖にDNAプライマーがくっつきます。そこに、DNAポリメラーゼがくっついて遺伝子の複製が進んでいきます。
今回使用したジデオキシヌクレオチドが仮にA（アデニン）とすると、複製の過程で鋳型鎖のT（チミン）の部分には普通のアデニン、もしくはジデオキシヌクレオチドのアデニンが結合します。ここでジデオキシヌクレオチドのアデニンが結合した場合、遺伝子の複製はここで終了します。
ただ、DNAの鋳型鎖とDNAプライマーはたくさん用意してあるので、別のパターンでは普通のアデニンが結合する場合もあります。そうすると、遺伝子の複製は止まらずに進んで行きます。
そして再び鋳型鎖にチミンが来ると、どちらかのアデニンが結合し、結合したものがジデオキシヌクレオチドであった場合は複製が終了します。
このように、2種類のアデニンが椅子取りゲームをしていった結果、ジデオキシヌクレオチドが結合したところまでの様々な長さのDNA断片が作られます。

あとは同様に、特殊なT,G,Cを入れた溶液を用意し、それぞれのジデオキシヌクレオチドが結合したところまでDNA断片を作成します。

先ほど作った４種類の液体を泳動ゲルに入れ電気泳動を行うと、DNA断片のサイズに応じたバンドが出てきます。
電気泳動は短いDNA断片ほど遠くまで進む特性があるので、今回の場合ですと、アデニンで終わっているDNA断片が一番短いことがわかります。
次に短いものはグアニンで、その後はチミン、シトシンという順番でバンドが出ているので、プライマーの後ろの塩基配列はA,G,T,C・・・の並びになっているわけです。

これをDNAの鋳型鎖に当てはめてみると調べたい塩基配列になっているので、つまり、電気泳動のバンドをしたから読むことで、塩基配列の順番がわかるというわけです。
 
 
動物衛生ラボラトリー事業部
加藤