DNA

deoxyribonucleic acidの略．《同》デオキシリボ核酸．糖成分がD-2-デオキシリボースである核酸．核酸研究の初期に，DNAは胸腺から大量に抽出できることから胸腺核酸（thymonucleic acid, thymus nucleic acid）と呼ばれた．遺伝子の本体．塩基としてアデニン，グアニン，シトシン，チミンのほか，少量のメチル化塩基，すなわち5-メチルシトシン，6-メチルアミノプリンなどが含まれる．ある種のファージのDNAはシトシンの代わりに5-ヒドロキシメチルシトシン，チミンの代わりに5-ヒドロキシメチルウラシルあるいはウラシルを含む（⇒メチル化塩基，⇒微量塩基）．一般にDNAは，ヌクレオシドが3′,5′-リン酸ジエステル結合で連なった2本のポリヌクレオチド鎖が，塩基間の水素結合により右巻きの二重らせん（double helix）構造を形成している．二重らせん構造は塩基間の水素結合形成（⇒塩基対合則）と上下に隣接する塩基同士の積み重なりの力（⇒スタッキング）とにより安定化され，らせんを取り囲む水和分子の集まりによってその立体構造が保持されている．周囲の相対湿度の変化に応じてDNA繊維の規則構造は段階的に変化する．X線回折図の解析から，数種（A，B，Zなど）の型の構造状態が知られている．B型の構造は湿度90％以上（水中状態）に相当し，二重らせん分子の太さは直径2 nmで，ワトソン-クリックのモデルに該当する．相対湿度が減少するとらせんは中心軸方向に縮み，塩基対間隔のせまいA型となる（表）．A，B間の変換は可逆的である．他方RNAが二本鎖状態をとる場合にはA型構造だけをとる．高塩濃度下でグアニンとシトシンを交互に連鎖したものを結晶化すると左巻きらせん構造が見られる．この構造は溶液中の塩濃度が変わればB型に変換する．左巻きらせん上ではリン酸基間を結ぶ線がジグザグ（zig-zag）状なことから，Z型DNA（Z-form DNA, Z-DNA）と呼ばれるが，シトシンがメチル化されると生理条件に近い状態でDNA二重らせんはZ型の構造をとりやすく，その実在が示され，生体内機能との関連が注目されている．二本鎖DNAは熱処理やアルカリ処理により2本の一本鎖DNAに解離すなわち変性する（⇒DNAの変性）．ウイルスゲノムとしてのDNAの分子量は1～$\ce{200×10^{6}}$で，通例ウイルス粒子1個中に1分子の核酸が含まれるが，環状一本鎖DNAを核酸成分とするファージも存在する．ほとんどの細菌の染色体は1分子のDNAからなり，大腸菌の場合その分子量は約$\ce{2.5×10^{9}}$．また，自己増殖性のプラスミドDNAも知られている．真核生物の細胞では，DNAの大部分が核，特に染色体に局在し，塩基性蛋白質（ヒストン，プロタミンなど）その他と結合してデオキシリボ核蛋白質として存在する（⇒ヌクレオソーム，⇒クロマチン）．細胞質中のミトコンドリア・葉緑体などにも核のDNAとは異なる独自の少量のDNAが存在し，細胞質遺伝の要因となっている（⇒ミトコンドリアゲノム）．現在では，組換えDNA実験技術とDNA塩基配列決定法により，DNA上の遺伝情報が具体的な塩基配列として把握されている（⇒核酸）．（図次頁）