令和5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の3段階: 熱変性(加熱で2本鎖の水素結合を切って1本鎖に)→アニーリング(プライマーが結合)→伸長(耐熱性DNAポリメラーゼで合成)
② ①温度を上げると非特異的結合は減る、②長い配列ほど伸長時間は長く、③プライマーは増幅産物に含まれる、④耐熱性の高い酵素が必要
③ ⑤

正解が正しい理由

PCR法の熱変性の段階では、2本鎖DNAを構成する塩基間の水素結合を加熱によって切断し、1本鎖DNAに解離させる。したがって「DNAの熱変性では、2本鎖DNAの水素結合を切断して1本鎖DNAに解離させるために加熱を行う」とする⑤の記述は、PCR法の基本原理と一致しており、これが正答である。

各選択肢について

• ① アニーリング温度を上げすぎると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。
• ② 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。
• ③ 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。
• ④ PCR法では熱変性のたびに約95℃の高温にさらされるため耐熱性の高いDNAポリメラーゼ(Taqポリメラーゼ等)が必要で、「耐熱性の低いものが適している」は誤り。
• ⑤ DNAの熱変性の段階で、2本鎖DNAの塩基間の水素結合を加熱によって切断し1本鎖に解離させるという記述は、PCR法の基本原理と一致しており、これが正答。

覚えるべきポイント

PCR法は(1)熱変性(2本鎖を1本鎖に解離)、(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段階からなり、各段階の温度・時間の設定根拠を正しく理解しておくことが重要である。