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5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-β-D-ガラクトピラノシド

索引 5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-β-D-ガラクトピラノシド

5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-β-D-ガラクトピラノシド、通称X-gal(エックスギャル)は、ガラクトースと置換インドールから構成される有機化合物である。 分子生物学において、β-ガラクトシダーゼにより分解されると青い色を呈する性質を利用して、組換えプラスミドに遺伝子が挿入されたことを確認する簡便な検査法である、ブルーホワイトスクリーニングに用いられている。.

22 関係: 大腸菌大腸菌群寒天培地ラクトースオペロンレポーター遺伝子プラスミドプロモーターツーハイブリッド法分子生物学インディゴインドールイソプロピル-β-チオガラクトピラノシドガラクトースコロニータンパク質間相互作用米国科学アカデミー紀要真正細菌遺伝子酸化酵母色素LacZ

大腸菌

大腸菌(だいちょうきん、学名: Escherichia coli)は、グラム陰性の桿菌で通性嫌気性菌に属し、環境中に存在するバクテリアの主要な種の一つである。この菌は腸内細菌でもあり、温血動物(鳥類、哺乳類)の消化管内、特にヒトなどの場合大腸に生息する。アルファベットで短縮表記でとすることがある(詳しくは#学名を参照のこと)。大きさは通常短軸0.4-0.7μm、長軸2.0-4.0μmだが、長軸が短くなり球形に近いものもいる。 バクテリアの代表としてモデル生物の一つとなっており、各種の研究で材料とされるほか、遺伝子を組み込んで化学物質の生産にも利用される(下図)。 大腸菌はそれぞれの特徴によって「株」と呼ばれる群に分類することができる(動物でいう品種のような分類)。それぞれ異なる動物の腸内にはそれぞれの株の 大腸菌が生息していることから、環境水を汚染している糞便が人間から出たものか、鳥類から出たものかを判別することも可能である。大腸菌には非常に多数の株があり、その中には病原性を持つものも存在する。.

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大腸菌群

大腸菌群(だいちょうきんぐん、coliform bacteria)とはグラム陰性無芽胞性の短桿菌であり、乳糖を分解して酸とガスを産生する好気性または通性嫌気性の細菌群。細菌分類学上の大腸菌を必ずしも示すわけではなく、衛生学的に糞便汚染の指標とされてきた一群の菌の総称である。大腸菌群の検査にはデソキシコーレート培地、LB培地、乳糖ブイヨン培地、BGLB培地等が用いられ、食品によって使用培地が定められている。また、乳糖を分解する酵素としてβ-ガラクトシダーゼを産生するので、発色酵素を用いてβ-ガラクトシダーゼを検出することで大腸菌群を迅速に判別する酵素基質培地も利用されている。 しかしながら、大腸菌群にはEscherichia coliだけでなく腸内細菌科のCitrobacter、Klebsiella、Enterobacter、Proteusなど多くの菌種が含まれており、また非腸内細菌科のAeromonasも該当してしまうなど大腸菌群に含まれる菌の中には自然環境に存在するものもあって、食品によっては大腸菌群の存在が必ずしも糞便汚染を示唆するわけではない。 ゆえに、生食用カキのように自然環境からの汚染が避けられず、しかも加熱せず喫食するものについては糞便系大腸菌群(en:Fecal coliforms 食品衛生法上の名称ではE.

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寒天培地

寒天培地(かんてんばいち、Agar medium)とは、寒天を用いた培地のこと。特に、寒天を約1.5%の濃度で加えて固化させた固形培地のことを意味する場合が多い。微生物学や植物学の分野で、微生物や細胞を培養するために用いられる。対象とする生物の種類や用途に応じてさまざまな処方がある。.

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ラクトースオペロン

ラクトースオペロン lactose operon とは、 ラクトース (乳糖 lactose )分解に関与する一連の遺伝子の集合オペロンで、リプレッサーとオペレーターにより 転写が支配されている。lac オペロン lac operon とも表記する。lac はラックと読む。 1961年のフランソワ・ジャコブとジャック・モノーによる大腸菌のラクトースオペロンに関する研究と、その際に提唱されたオペロン説は、遺伝子発現の調節に関する研究の大きな転換点となった。.

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レポーター遺伝子

レポーター遺伝子(レポーターいでんし)とは、ある遺伝子が発現しているかどうかを容易に判別するために、その遺伝子に組換える別の遺伝子のこと。緑色蛍光タンパク質(GFP)が有名。 組換えDNA技術によって作成された組換え遺伝子が、いつどこでどのくらいできているのかを比較的簡単に確認できるようにレポーター遺伝子が使用される。 通常、レポーター遺伝子自体には可視化する以外の機能は想定されていないことになっている。様々な生物の遺伝子がプロモーターの活性や蛋白質の挙動を知るためのレポーター遺伝子として利用されている。.

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プラスミド

プラスミド (plasmid) は細胞内で複製され、娘細胞に分配される染色体以外のDNA分子の総称。1952年にジョシュア・レーダーバーグによって提案された。 細菌や酵母の細胞質内に存在し、核様体のDNAとは独立して自律的に複製を行う。一般に環状2本鎖構造をとる。 細菌の接合を起こすもの(Fプラスミドなど)、抗生物質に対する耐性を宿主にもたらすものなどがある。 遺伝子工学分野においては、遺伝子組み換えの際に多く用いられる。様々な人工的な改変がなされた数 kbpのプラスミドが多く作られており、研究用キットとして市販されている(詳細はベクターを参照。) 細菌のみではなく酵母や哺乳類の細胞内で複製・維持されるものもある。 大腸菌を用いた遺伝子クローニングでは、まずプラスミドを取り出し、次いで制限酵素で切断し、切断部位に増幅しようとするDNA断片(プラスミドと同じ制限酵素で切り出したもの)をDNAリガーゼで結合させる。この組み換えプラスミドを大腸菌に導入し、大腸菌の大量培養により組み換えDNAを増幅する。 土壌菌の一種であるアグロバクテリウムがもつTiプラスミドは植物の遺伝子導入において頻繁に利用される。 複製機構が類似しているプラスミド同士は同一宿主菌内では共存できない(不和合性, incompatibility)。.

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プロモーター

プロモーター(Promoter)とは転写(DNA からRNA を合成する段階)の開始に関与する遺伝子の上流領域を指す。プロモーターに基本転写因子が結合して転写が始まる。.

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ツーハイブリッド法

Two-hybrid法の模式図 ツーハイブリッド法(ツーハイブリッドほう、two-hybrid法)とはタンパク質間相互作用 やタンパク質-DNA間相互作用を調べる手法の一つ。出芽酵母 Saccharomyces cerevisiae を用いた yeast two-hybrid (Y2H) system が最初に構築された。生物種を酵母から大腸菌にかえたり、GAL4の代わりにLexAを用いる、Rasシグナル経路を用いる、など様々な改変型手法がある。 原法では転写活性化因子であるGAL4タンパク質のDNA結合ドメインとアクティベータドメインが分離可能であることを利用している。GAL4のDNA 結合ドメイン (DBD) はUASG (Upstream Activatin Sequences for galactose) と呼ばれる塩基配列に結合するという機能を持つ。一方、酸性アミノ酸に富んだカルボキシル末端のアクティベータドメイン (AD) は転写因子の会合を促進し、転写を促進する機能を持つ。ここで、GAL4DBDと任意のタンパク質Aを融合タンパク質として発現させ、同時に同じ細胞内でアクティベータドメインとタンパク質Bを融合タンパク質として発現させる。タンパク質Aとタンパク質Bが相互作用しないならDNA結合ドメインと転写活性化ドメインは近接せず、タンパク質Aとタンパク質Bが相互作用をするなら、GAL4 DNA結合ドメインとアクティベータドメインが近接することになる。後者のとき、UASGを上流にもつレポーター遺伝子が酵母細胞に導入されていれば、その発現量が上昇し、これによってタンパク質Aとタンパク質Bの相互作用の有無あるいは強度を検定できる。このようにして二種のタンパク質間の相互作用や、さらには相互作用に関わるドメインの推測、また重要なアミノ酸の検討などを行うことができる。魚釣りに見立ててGAL4DBD-融合タンパク質をbait(釣り餌)、AD-融合タンパク質をprey(餌食)と呼ぶ。 in vitro(試験管内)で純粋に2種のタンパク質のみ存在する条件化で相互作用を検討する場合に比べ、真核生物の細胞を用いることはより生体内に近い条件と考えられる。しかし擬陽性も多く見られ、免疫沈降法やプルダウンアッセイなど他の手法も用いて検討する必要がある。一方で、一度に多数の検定を行うことができるため、スクリーニングに用いられることが多い。 Two hybridスクリーニングでは、タンパク質Bのソースとして発現ライブラリーを用いる。つまり興味ある遺伝子産物をAとし、その相方を求めてライブラリーをスクリーニングし新規のタンパク質を探索することが広く行われた。さらに規模を拡大して、ある生物種におけるある一群のタンパク質あるいは全タンパク質をAとし、タンパク質間相互作用のネットワークを描き出すような試みも成されている。このような作業はポストゲノムシークエンスと呼ばれる20世紀末から21世紀前半にかけての時代に、プロテオーム解析などと呼ばれることとなる。.

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分子生物学

分子生物学(ぶんしせいぶつがく、:molecular biology)は、生命現象を分子を使って説明(理解)することを目的とする学問である。.

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インディゴ

インディゴ、インジゴ()は、鮮やかな藍色(青藍)を呈する染料である。.

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インドール

インドール(Indole)は、分子式 C8H7N、分子量 117.15 で、ベンゼン環とピロール環が縮合した構造をとる有機化合物である。窒素原子の孤立電子対が芳香環の形成に関与しているためインドールは塩基ではない。.

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イソプロピル-β-チオガラクトピラノシド

イソプロピル-β-チオガラクトピラノシド(Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside)は、分子生物学で使用される試薬の一つである。通常は略してIPTGと呼ばれる。 この化合物はアロラクトースの類似体として用いられ、ラクトースオペロンの転写を誘導する。アロラクトースとは異なり、生体内では硫黄原子の部分で分解されないため、ラクトースオペロンは常に誘導された状態となる。 IPTGはラクトースリプレッサーに結合してその働きを阻害し、ラクトースを分解するβ-ガラクトシダーゼの発現を誘導する。クローニングにおいては、lacZ遺伝子の部分に目的の遺伝子が導入され、IPTGはその遺伝子の発現を誘導することになる。 ラクトースオペロンを用いた組み換えタンパク質の発現ではさまざまな調節機構が関与しているが、IPTGは100μMから1.5mMの濃度範囲で優れた誘導物質となり得る。.

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ガラクトース

ラクトース(galactose)はアルドヘキソースに分類される単糖の一種である。乳製品や甜菜、ガム、および粘液で見出される他、ヒトの体内でも合成され各組織で糖脂質や糖タンパク質の一部を形成する。 エネルギーとなる食物である。.

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コロニー

ニー(colony).

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タンパク質間相互作用

P53遺伝子周辺のタンパク質間相互作用。http://www.ebi.ac.uk/intact/site/index.jsf IntActのデータを元にhttp://www.cytoscape.org Cytoscapeで可視化。辺の色は、実験手法の違いを表す。 タンパク質間相互作用(たんぱくしつかんそうごさよう、PPI; protein-protein interaction)とは、タンパク質分子間の相互作用である。具体的には、複数の異なるタンパク質分子が状態に応じて特異的複合体を形成する現象として捉えられる。 タンパク質には、単体で機能するタンパク質もあるが、多くのタンパク質は他のタンパク質や生体高分子と相互作用することでその機能を果たす(構造タンパク質、代謝に関わる酵素群、シグナル伝達に関わるタンパク質、転写因子など)。よって、タンパク質の機能を解明する上でタンパク質間相互作用は必要不可欠な情報である。 近年、プロテオーム解析(プロテオミクス)が進み、タンパク質間相互作用の検出も大規模に行われるようになってきた。これらの大規模なタンパク質間相互作用情報はインタラクトームの代表例であり、これらインタラクトームをネットワークとして捉えることにより、グラフ理論を用いた解析も行われている。.

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米国科学アカデミー紀要

『米国科学アカデミー紀要』(英語:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America、略称:PNAS または Proc.

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真正細菌

真正細菌(しんせいさいきん、bacterium、複数形 bacteria バクテリア)あるいは単に細菌(さいきん)とは、分類学上のドメインの一つ、あるいはそこに含まれる生物のことである。sn-グリセロール3-リン酸の脂肪酸エステルより構成される細胞膜を持つ原核生物と定義される。古細菌ドメイン、真核生物ドメインとともに、全生物界を三分する。 真核生物と比較した場合、構造は非常に単純である。しかしながら、はるかに多様な代謝系や栄養要求性を示し、生息環境も生物圏と考えられる全ての環境に広がっている。その生物量は膨大である。腸内細菌や発酵細菌、あるいは病原細菌として人との関わりも深い。語源はギリシャ語の「小さな杖」(βακτήριον)に由来している。.

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遺伝子

遺伝子(いでんし)は、ほとんどの生物においてDNAを担体とし、その塩基配列にコードされる遺伝情報である。ただし、RNAウイルスではRNA配列にコードされている。.

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酸化

酸化(さんか、英:oxidation)とは、対象の物質が酸素と化合すること。 例えば、鉄がさびて酸化鉄になる場合、鉄の電子は酸素(O2)に移動しており、鉄は酸化されていることが分かる。 目的化学物質を酸化する為に使用する試薬、原料を酸化剤と呼ぶ。ただし、反応における酸化と還元との役割は物質間で相対的である為、一般的に酸化剤と呼ぶ物質であっても、実際に酸化剤として働くかどうかは、反応させる相手の物質による。.

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酵母

酵母(こうぼ)またはイースト(英語:yeast)は、広義には生活環の一定期間において栄養体が単細胞性を示す真菌類の総称である。 狭義には、食品などに用いられて馴染みのある出芽酵母の一種 Saccharomyces cerevisiae を指し、一般にはこちらの意味で使われ、酵母菌と俗称されている。 広義の「酵母」は正式な分類群の名ではなく、いわば生活型を示す名称であり、系統的に異なる種を含んでいる。 狭義の酵母は、発酵に用いられるなど工業的に重要であり、遺伝子工学の主要な研究対象の1つでもある。明治時代にビール製法が輸入されたときに、yeast の訳として発酵の源を意味する字が当てられたのが語源であるが、微生物学の発展とともにその意味するところが拡大していった。.

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色素

色素(しきそ、coloring matter, pigment)は、可視光の吸収あるいは放出により物体に色を与える物質の総称。 色刺激が全て可視光の吸収あるいは放出によるものとは限らず、光の干渉による構造色や真珠状光沢など、可視光の吸収あるいは放出とは異なる発色原理に依存する染料や顔料も存在する。染料や顔料の多くは色素である。応用分野では色素は染料及び顔料と峻別されず相互に換言できる場合がある。色素となる物質は無機化合物と有機化合物の双方に存在する。.

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LacZ

lacZ(ラック・ゼット)は大腸菌のラクトースオペロンを構成する遺伝子の一つ。レポーター遺伝子の一つとして古くから使用されている。開始コドンから終止コドンまで約3 kbpの長さで、β-ガラクトシダーゼ(LacZ、β-ガラクトシデースとも)をコードする。β-ガラクトシダーゼはラクトースを分解する酵素で、分子量116 kDaである。四量体として機能し、ラクトースをグルコースとガラクトースに加水分解することで、大腸菌がラクトースを栄養源として使用することを可能とする。また、一部の反応では異性化酵素としてグリコシド交換反応によりラクトースの位置異性体、アロラクトース(1-6-O-β-ガラクトピラノシル-D-グルコース)を作る。このアロラクトースがラクトースオペロンの直接の誘導因子インデューサーとして機能する。 5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-β-D-ガラクトピラノシド (X-gal.) を基質とする反応では青色を呈する不溶性産物ができるため、β-ガラクトシダーゼ活性の指標として用いられる。 lacZΔM15(ωフラグメントをコードしている)はlacZの対立遺伝子の一つで、その産物はアミノ末端付近の11-41 アミノ酸配列を欠失する。この欠失蛋白質は二量体化できるが四量体化できないため、β-ガラクトシダーゼ活性を持たない。 lacZαはLacZタンパク質のアミノ末端 50 a.a.程度をコードする。この遺伝子産物はωフラグメントとヘテロ四量体を作ることにより機能を相補できる。 lacZ遺伝子全体を使用する場合と比べてより小さい断片で済むため、ブルーホワイトセレクションでベクター側に使用されるのはこのαフラグメントである。なお、その場合、宿主は野生型のlacZを欠損していて、lacZΔM15を保持している必要がある。 Category:遺伝子 Category:生物学の研究技術.

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