プライマー_(生物)
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この項目「プライマー (生物)」は翻訳されたばかりのものです。不自然あるいは曖昧な表現などが含まれる可能性があり、このままでは読みづらいかもしれません。(原文:en: Primer (molecular biology))
修正、加筆に協力し、現在の表現をより自然な表現にして下さる方を求めています。ノートページや履歴も参照してください。(2017年6月)
DNA 複製フォークの模式図。RNAプライマーのラベルが上方にみえる。

分子生物学において、プライマー (: primer) とはDNA複製時の起点となる短鎖RNAまたはDNAである。一般に大腸菌などで2?5ヌクレオチド、真核細胞で5?8ヌクレオチド、PCRなどで使用する合成プライマーはおおよそ18?22ヌクレオチド程度である。DNA複製を触媒する酵素DNAポリメラーゼは既存の核酸の3’末端にヌクレオチドを追加するため、DNA複製過程においてプライマーは必須の要素である。ポリメラーゼはプライマーの3′末端から始め、対向鎖を複製する。

生体内におけるDNA複製は、RNAプライマーと呼ばれるおよそ5ヌクレオチドの短鎖RNAをDNA複製の開始に利用している。これはリーディング鎖の複製時とラギング鎖の複製時とで異なることはなく、人体内にDNAプライマーは存在しない。これらのRNAプライマーを de novo 合成(英語版)することもできる。

一方、生化学および分子生物学におけるDNAポリメラーゼの関わる(DNAシークエンシングポリメラーゼ連鎖反応などの) in vitro 実験手法では、DNAプライマーの方が温度安定性が高いので利用される。実験上、結合相手の鋳型DNA鎖と近い融点のプライマーを用いることが重要である場合が多い。アニール温度よりも大幅に高い融点のプライマーはDNA配列中の正しくない場所に分子交雑し伸長するおそれがあり、融点がアニール温度よりも低いとアニールが失敗し、全く伸長しないおそれがある。人工的なプライマーは、化学的に合成(英語版)された通常は20ヌクレオチド程度の短いオリゴヌクレオチドである。これが標的DNAに分子交雑し、その後ポリメラーゼによる複製が始まる。
in vivo 反応機構

ラギング鎖とは、DNA二重螺旋のうち5′末端から3′への方向の分子鎖をいう。したがって、それに相補的な分子鎖は 3′→5′ 方向に合成する必要がある。DNAポリメラーゼ III(英語版) は 3′→5′ 方向への合成は行えないため、ラギング鎖の複製は岡崎フラグメントと呼ばれる短い部分ごとに合成される。ラギング鎖の鋳型に沿って、DNAプライマーゼがRNAプライマーを一気に構築する。その後、DNAポリメラーゼはRNAプライマーの遊離3′-OH基から 5′→3′ 方向にDNA合成を行う。

その後、RNAフラグメントは原核生物の場合はDNAポリメラーゼ I(英語版) により、真核生物の場合はDNAポリメラーゼ δ により(異なる機構により)除去され、RNAが存在した部分の隙間を埋める新しいデオキシリボヌクレオチドが導入される。そしてDNAリガーゼがデオキシリボヌクレオチド同士を結合させ、ラギング鎖の合成が完了する。
プライマー除去

真核生物におけるプライマー除去では、DNAポリメラーゼ δ が岡崎フラグメントを5′→3′ 方向(英語版)に伸長し、上流の岡崎フラグメントを開始させたRNAプライマーに行き当たったところでプライマーの5′末端を単分子鎖RNAフラップに置換し、ヌクレアーゼ開裂によりこれが除去される。RNAフラップの開裂はフラップ構造特異エンドヌクレアーゼ 1(英語版) (FEN1) による短フラップの開裂、もしくはDNA結合複製タンパク質A (RPA) による長フラップのコーティング後にDNA2ヌクレアーゼおよびFEN1 による連続開裂により行われる[1]

この機構はHIVが自身のゲノムをRNA逆転写により形成されたRNA-DNAから二重鎖DNAへと変換する方法を説明する可能性がある。しかし、HIVにコードされている逆転写酵素センスcDNA鎖からアンチセンスDNA鎖を複製し二重鎖DNA中間体を作るDNA依存性DNAポリメラーゼ活性のほかにも、それ自体がcDNA合成中にウイルス由来RNAを劣化させてしまうリボヌクレアーゼ活性をもつ[2]
合成プライマーの利用標準的PCRにおけるフォワードプライマーとリバースプライマーを図示したもの。

DNAシークエンシングはDNA鎖内に存在するヌクレオチドを決定する手法である。サンガー法(英語版)ではプライマーを連鎖反応の開始に用いる。

PCRでは、増幅対象となるDNAフラグメントの特定にプライマーが用いられる。プライマーの長さは通常は30ヌクレオチド以下(18?24 であることが多い[3]) であり、増幅対象DNAフラグメントの最初と最後にマッチする必要がある。これらは互いに直接複製しあう。


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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