テロメアとラギング鎖のDNA複製における短縮のメカニズム

テロメアの短縮に関する質問は、DNA複製における重要な生物学的な現象です。特に、ラギング鎖の複製とテロメアの関係について疑問が生じることがよくあります。この記事では、ラギング鎖とリーディング鎖におけるDNA複製の違い、そしてなぜラギング鎖だけが短くなるのかを解説します。

ラギング鎖とリーディング鎖の違い

DNA複製では、二本鎖のDNAが解けて、それぞれの鎖が新しいDNA鎖を作るための鋳型となります。リーディング鎖は5’末端から3’末端に向かって連続的に複製されるのに対し、ラギング鎖は3’末端から5’末端に向かって逆方向に複製されます。このため、ラギング鎖では小さな断片（岡崎フラグメント）が形成され、最終的にそれらが繋がって一つの鎖になります。

テロメア短縮の原因

テロメアが短くなる主な理由は、DNA複製におけるラギング鎖の末端処理に関連しています。ラギング鎖の複製において、プライマーが取れた後、DNA合成が進む際に末端部分が完全には複製されません。これにより、DNAの末端にあるテロメア部分が短くなっていきます。

リーディング鎖でも、複製の最後の部分で短縮が起きるように思えるかもしれませんが、リーディング鎖にはその複製の進行方法が異なるため、末端の処理が異なります。リーディング鎖の5’末端では、複製時にプライマーが正しく置き換えられ、終端部分も正しく複製されます。

ラギング鎖の末端が短縮する理由

ラギング鎖において、DNA複製時に末端部分が完全に複製できない理由は、プライマーが取れた後にDNA合成ができないからです。プライマーは岡崎フラグメントの合成を助ける役割を果たしますが、ラギング鎖の5’末端でプライマーが除去されると、DNA合成ができなくなり、結果としてテロメアが短縮します。

この問題に対処するため、細胞は「テロメラーゼ」と呼ばれる酵素を使用して、テロメアを延長することができますが、この酵素は主に生殖細胞や幹細胞で活発に働いています。

まとめ

テロメアの短縮は、ラギング鎖のDNA複製におけるプライマー除去後に発生します。リーディング鎖は連続的に複製され、末端部分も正しく複製されるのに対して、ラギング鎖では末端部分が複製されないため、テロメアが短縮します。これがラギング鎖が短縮していく主な理由です。この現象は、細胞分裂を繰り返すたびにテロメアが短くなり、最終的には細胞の老化や寿命に関わる重要な要素となります。