令和2年度 I-4-6

解説

この問題で問われていること

PCR(ポリメラーゼ連鎖反応)法の3段階(熱変性・アニーリング・伸長反応)に関する5つの記述のうち、最も適切なものを選ぶ問題。

解き方

① PCRは熱変性(約95℃で水素結合を切る)→アニーリング→伸長を何度も繰り返すので、高温に耐えるDNAポリメラーゼが必要
② ①切るのは共有結合ではなく水素結合、②温度を上げると非特異的な結合は減る、③長い配列ほど伸長時間は長くする、⑤プライマーは増幅産物に取り込まれる
③ ④

正解が正しい理由

PCR法では、熱変性のたびに約95℃程度の高温にさらされるため、この繰り返しの加熱に耐えられる耐熱性の高いDNAポリメラーゼ(耐熱性細菌由来のTaqポリメラーゼなど)が必要である。したがって④の記述はPCR法に適した酵素の性質として正しく、これが正答である。

各選択肢について

• ① DNAの熱変性で切断されるのは塩基間の水素結合で、共有結合(糖とリン酸を結ぶ主鎖)ではないため誤り(共有結合が切れればDNA自体が破壊される)。
• ② アニーリング温度を上げすぎるとプライマーとの結合条件が厳しくなり、非特異的アニーリングは起こりにくくなる(特異性が高まる)ため、記述は実際と逆で誤り。
• ③ 増幅したい配列が長くなるほど、DNAポリメラーゼが合成すべき塩基の数が増えるため、伸長反応に必要な時間はむしろ長くする必要があり、「短くする」という記述は誤り。
• ④ PCR法では熱変性のたびに高温にさらされるため、耐熱性の高いDNAポリメラーゼが必要であり、この記述は正しく、これが正答。
• ⑤ PCR法で使われるプライマーは、伸長反応の起点として新生鎖に取り込まれ、増幅されたDNA産物の一部となるため、「プライマーの塩基配列は含まれない」という記述は誤り。

覚えるべきポイント

PCR法は(1)熱変性(水素結合の切断による1本鎖化)、(2)アニーリング(プライマーの結合、温度が低いほど非特異的結合が起こりやすい)、(3)伸長反応(耐熱性DNAポリメラーゼによる新生鎖合成、配列が長いほど時間が必要)という3段階からなる。特に、繰り返しの高温処理に耐える耐熱性DNAポリメラーゼの利用がPCR法を実用化する上で重要な技術的ポイントである。