Watson and Crick塩基対とHoogsteen塩基対の決定的な違いは、Watson and Crick塩基対は、プリンとピリミジン間の塩基対形成の記述の標準方法であることだ。一方、Hoogsteen塩基対は、プリンがピリミジンに対して異なるコンフォメーションを持つ塩基対を形成する別の方法である。

ヌクレオチドには、窒素塩基、五炭糖、リン酸基の3つの成分があり、DNAやRNAの構造には、5種類の窒素塩基と2種類の五炭糖が含まれている。これらのヌクレオチドが塩基配列を形成するとき、相補的な塩基（プリンまたはピリミジン）同士は水素結合を形成する。これを「塩基対形成」という。WatsonとCrickによる塩基対形成は古典的または標準的な方法であり、Hoogsteenによる塩基対形成はそれ以外の方法である。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. ワトソンとクリックの塩基対とは 3. フグスティーン基本対とは 4. ワトソンとクリックとフグスティーン基本対の類似点 5. 横並びの比較 - 表形式でのワトソンとクリックとフグスティーン基本対 6. まとめ

ワトソンとクリックの塩基対は何ですか？

ワトソンとクリックの塩基対は、ヌクレオチドにおける窒素塩基の対を説明する標準的な方法です。1953年、ジェームス・ワトソンとフランシス・クリックは、DNAの二重標準らせんを安定させるこの塩基対の方法について説明しました。ワトソンとクリックの塩基対形成によれば、アデニンはDNAではチミンと、RNAではウラシルと水素結合を形成している。また、グアニンはDNAやRNAの中でシトシンと水素結合を形成している。

図01：ワトソンとクリックの塩基対

GとCの間には3つの水素結合があり、AとTの間には2つの水素結合がある。この塩基対のおかげで、DNAのらせんは規則正しいらせん構造を保つことができるのです。ほとんどのヌクレオチド配列（60％）は、ワトソンとクリックの塩基対を持ち、中性pHで安定である。

HOOGSTEEN ベースペアリングは何ですか？

Hoogsteen塩基対は、核酸中に塩基対を形成するもう一つの方法であり、1963年にアメリカの生化学者Karst Hoogsteenによって初めて記述された。アデニン（A）とチミン（T）、グアニン（G）とシトシン（C）の間で発生する。しかし、プリン体とピリミジン体のコンフォメーションは異なっている。AとTの塩基対では、アデニンが1800のグリコシド結合の周りを回転するため、別の水素結合スキームが可能になる。同様に、GとCのペアでは、グアニンはグリコシド結合を中心に180度回転する。さらに、Hoogsteen塩基対では、グリコシド結合の角度が大きくなっている。また、Hoogsteen塩基対の形成は、中性pHでは安定ではない。

図02：WatsonとCrickの塩基対とHoogsteenの塩基対の組み合わせ

Hoogsteen塩基対は非標準塩基対であり、標準塩基対に比べて塩基配列の安定性が低くなっている。さらに、DNAの二重らせん切断を引き起こす可能性もあります。Hoogsteen塩基対は自然界にも存在するが、非常に稀である。

ワトソンとクリックの共通点

• 核酸の塩基対の形成には、Watson, CrickとHoogsteenの塩基対がある。
• どちらもDNAの中に自然に発生するものです。
• さらに、それらは互いに均衡を保っている。
• 塩基対はどちらの方法でも似ています。

ワトソンとクリックの違い

ワトソンとクリックの塩基対形成は、プリンとピリミジン間で塩基対が形成されることを説明する標準的な方法である。一方、Hoogsteen塩基対は、プリンがピリミジンに対して異なるコンフォメーションを持つ塩基対を形成する代替方法である。つまり、ここがワトソンとクリック、フースティンの基本ペアリングとの決定的な違いなのだ。ワトソンとクリックの塩基対は1953年にジェームズ・ワトソンとフランシス・クリックによって記述され、ホグスタインの塩基対は1963年にカーステン・ホグスタインによって記述されました。また、WatsonとCrickの塩基対は安定ですが、Hoogsteenの塩基対は安定ではありません。

以下のインフォグラフィックは、WatsonとCrick、Hogestynのペアの違いをまとめたものです。

概要 - ワトソンとクリック vs. HOOGSTEEN ベースペアリング

Watson and Crick塩基対とHoogsteen塩基対は、塩基配列中の窒素塩基の形成を説明する2つの方法である。Hoogsteen塩基対では、プリン塩基はピリミジン塩基に対して異なるコンフォメーションを持っています。つまり、ここがワトソンとクリック、フースティンの基本ペアリングとの決定的な違いなのだ。また、二重塩基対が安定していると、二重塩基らせんと二重塩基対が安定していることになります。しかし、どちらの塩基対も自然界に存在し、互いにバランスを取りながら存在している。

引用

1 "Hoogsteen base pairs", Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2020年1月9日, 2 "Discovery of DNA structure and function: Watson and Crick", Nature News, Nature Publishing Group.