マックサムギルバートとジデオキシシーケンス（サンガーシークエンス）の違い

ヌクレオチドは、ポリヌクレオチド鎖からなる分子であるDNAの基本的な構造単位であり、構成要素です。DNAの塩基配列は、生物の成長や発達をつかさどる重要な役割を担っており、その塩基配列を正確に決定するのがDNAシークエンスです。マキサムギルバート法とサンガーDNAシーケンサー法は、第一世代のシーケンサーに属する。マキサムギルバート法は、4つの塩基のそれぞれ5'末端にラベルしたDN**セグメントを化学的に切断してゲル電気泳動することにより塩基配列を決定し、サンガー法は、DNAポリメラーゼにより塩基配列を決定している。デオキシリボヌクレオチドとゲル電気泳動で一本鎖DNAを合成し、塩基配列を決定します。これがMaxam-GilbertとSangerのシーケンスの決定的な違いである。

目次1. 概要と主な違い2. マクサム・ジルベルトとは3. サンガー配列とは4. 並べて比較 - マクサム・ジルベルト vs サンガー - 並べて比較5. まとめ

マキサムギルバートシーケンス（MAXAM GILBERT SEQUENCE）は何ですか？

Maxam-Gilbert シークエンスは、ケミカルシークエンスとも呼ばれ、DNA中のヌクレオチドの配列を決定する技術である。1976年にWalter GilbertとAlan Maxamによって提案されたこの方法は、精製したDNAを用いて直接行えることから普及しました。Maxam-Gilbert法は、DNA配列決定法の第一世代に属し、科学者に広く使われた最初の配列決定法でした。

この方法の基本原理は、図01に示すように、末端標識したDN**セグメントを塩基特異的な化学物質と条件によって特定の塩基に限定し、電気泳動によって標識断片を分離することである。断片はゲル上でそのサイズに応じて分離される。これらの断片を標識化することで、DNA分子の配列が容易に推測できるようになる。

マクサム・ギルバート法では、塩基に特異的な化学物質を用いて、特定の塩基のDNAを破壊する。2つの一般的な化学物質*****とヒドラジンは、それぞれプリンとピリミジンを選択的に攻撃するために用いられる。

Maxam-Gilbert法では、以下の手順でシーケンシングを行います。

1. 制限酵素を用いたDNA配列の精製
2. 放射性リン酸塩の添加によるDNA断片の末端への標識化
3. ゲル電気泳動による非標識フラグメントからの標識フラグメントの精製
4. 末端標識されたDNAを4本のチューブに分離し、別々に塩基特異的な化学物質で処理すること
5. 各チューブの内容物をゲル上の別々のライン上で電気泳動し、長さに応じて断片を分離する。
6. オートラジオグラフによる断片の検出。

図01：マクザムギルバートシーケンス

ジデオキシシーケンス（サンガーシークエンス）は何ですか？

サンガーシークエンスとは、1977年にFrederick Sangerらが開発した、与えられたDN**セグメントの塩基配列を決定するための配列決定法である。Strand Termination Sequencing、Double Deoxygenation Sequencingとも呼ばれる。この方法は、DNAポリメラーゼに、ddGTP、ddCTP、ddtp、ddTTPの終止鎖からジデオキシヌクレオチド（ddNTP）を選択的にドープして、一本鎖DNAの形成を終止させるものである。ジデオキシヌクレオチドは、3'水酸基を持たないため、隣接するヌクレオチドとホスホジエステル結合を形成することができない。したがって、サンガーシーケンスでは、新しく形成された鎖にddNTPが取り込まれると、鎖の形成が停止する。

この方法では、1種類のddNTPを用いて4種類のチューブで別々のDNA合成反応（PCR）を行う。PCR用のチューブには、プライマー、dNTP、Taqポリメラーゼ、特定の条件など、その他の要件もある。PCR反応後、得られたDN**セグメントを熱変性させ、ゲル電気泳動で分離することにより、4種類の反応を4本のチューブで行っています。その後、図02に示すように、標識（放射性または蛍光性）プライマーまたはdNTPを用いて断片を可視化した。

図02：サンガーシークエンス

マックサムギルバートとジデオキシシーケンス（サンガーシークエンス）の違い

概要 - マックサムギルバート vs. ジデオキシシーケンス（サンガーシークエンス）

マキサムギルバートシーケンシングとサンガーシーケンシングは、第一世代のDNA塩基配列決定技術で、1976年に登場した最初のDNA塩基配列決定法で、末端標識したDN**セグメントを塩基特異的**な化学物質で破壊することにより行われた。1977年に登場したsanger sequencingは、ddNTPによる鎖終結反応を利用したもので、ケミカルシーケンスと呼ばれている。Maxam-Gilbert法とSanger法の違いは、時間がかかりすぎる、危険な薬品を使用するなどのデメリットがあるため、Sanger法が好まれています。

R 参照：1.マクサムさん、ウォルター・ギルバートさん、おはようございます。「DNA配列決定への新しいアプローチ」、Journal of the National Academy of Sciences誌。National Acad Science, December 9, 1976.レティクラム 2017年3月30日ヘザー、ジェームス・M、ベンジャミン・チェイン。"シークエンサー：DNAシーケンシングの歴史" ゲノミクス社Academic Press, Jan. 2016.Web. 30 Mar. 2017, Parekh, Chandra Shekhar, Rafael Smoczynski, and Andrei Telleen.シークエンス技術とゲノム配列」『Journal of Applied Genetics』。Springer-Verlag、2011年11月。Web. 2017.3.30.