dna結合ドメイン・とは？初心者でも分かる解説と身近な例共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

dna結合ドメイン・とは？

dna結合ドメインとは、タンパク質の中にある「DNAに結合する役割を持つ領域」のことを指します。ここでの結合は、遺伝子がスイッチオン・オフになる仕組みを動かす大事な扉です。多くの転写因子と呼ばれるタンパク質には、この「DNAを認識して結合する部分」が1つ以上備わっており、遺伝子の発現を調節するための司令塔として働きます。

DNA結合ドメインは通常、タンパク質の三次元構造の中の特定の領域として存在し、DNAの配列と形を合わせて結合します。結合の仕組みは様々で、金属イオンを用いるもの、DNAの窪みに合わせるもの、または二量体を作って長い配列に結合するものなどがあります。

代表的な dna結合ドメインの例

例	特徴	DNAとの結合のポイント
Zinc finger	Zn2+を使いDNAの特定配列を認識	短いモチーフが連なることで広い認識パターンを作る
Homeobox	長さ約60～70アミノ酸の領域がDNA認識に関与	遺伝子の発現を時間と場所で制御する役割
Leucine zipper (bZIP)	二量体を作りDNAへ接近して結合	結合部位が長く、複数遺伝子の協調的発現に関与
Helix-turn-helix (HTH)	ヘリックスがU字型に折りたたまれ、DNAの大きな窪みに適合	古くから研究される基本的なDNA認識モチーフ

ドメインとモチーフの違い

「ドメイン」はタンパク質の機能的な単位で、独立して折り畳むことができる大きめの構造領域を指します。一方「モチーフ」はDNA結合に関与する短い保守的なアミノ酸配列や特徴的な構造パターンを指すことが多く、ドメインの一部として現れることも多いです。

dna結合ドメインの研究が私たちにもたらすもの

生物学の研究では、どのタンパク質がどのDNA配列と結合するかを特定することが重要です。これにより、遺伝子の働きを正確に操る方法を見つけたり、病気の原因となる変化を理解したりすることができます。最近では、人工的にDNA結合ドメインを設計して、特定の遺伝子をオンまたはオフにする研究も進んでいます。

身近な例と現場の話

研究の現場では、DNA結合ドメインを特定するための実験技術が多く使われます。代表的には、DNA結合の能力を測るアッセイ、タンパク質とDNAの相性を可視化する構造解析、遺伝子発現の変化を見るChIP-seqなどです。ここでは難しく感じるかもしれませんが、基礎を押さえれば理解は着実に進みます。

用語の整理

DNA結合ドメインはDNAに結合する役割を持つタンパク質の領域の総称です。

ドメインは大きな機能ユニット、モチーフは小さなパターンとして理解するとよいです。

dna結合ドメインの同意語

DNA結合ドメイン: タンパク質がDNAの特定配列を認識して結合する機能を持つ領域。転写因子やDNA結合タンパク質の核となる構造単位です。
DNA結合領域: DNA結合ドメインと意味的に同じく、DNAと結合する機能を担う領域を指す表現。
核酸結合ドメイン: DNAだけでなくRNAにも結合する可能性のある核酸結合性の領域を指す場合があり、広い意味で使われます。
DNA認識ドメイン: DNAの特定配列を認識して結合する機能を担う領域。配列特異性を持つ転写因子などの核となる部分を指します。
DNA結合モチーフ: DNAと結合する構造的なモチーフ。ドメインの一部として機能することが多いですが、モチーフという表現はしばしば特定の構造パターンを指します。
核酸結合モチーフ: 核酸を認識・結合する構造パターンのこと。DNA結合モチーフと近い意味で使われることが多いです。

dna結合ドメインの対義語・反対語

非DNA結合ドメイン: DNAと結合しない性質を持つドメイン。DNA結合を主な機能としない、あるいは結合能力が欠如していることを表す対概念です。
DNA結合性欠如ドメイン: DNAを結合する能力が著しく低い、または欠如しているとみなされるドメインのこと。
RNA結合ドメイン: DNAではなくRNAを結ぶことを特徴とするドメイン。DNA結合ドメインの対比として使われることがあります。
核酸結合ドメイン: DNAだけでなくRNAも結ぶ可能性がある、核酸全体を対象とする結合性を持つドメイン。より広義の対概念として使われることがあります。
DNA非結合領域: DNAに対して結合性を持たない領域を指す表現。ドメインの機能がDNAと関係しない場合に用いられます。
DNA結合以外の機能ドメイン: DNA結合機能を持たない、別の機能を担うドメインの総称。

dna結合ドメインの共起語

転写因子: DNA結合ドメインを持つタンパク質の代表的なカテゴリで、遺伝子の転写を調節する役割を担います。
DNA結合タンパク質: DNAに結合して機能するタンパク質の総称で、DNA結合ドメインを含むことが多いです。
ドメインファミリー: 同じ機能・構造を共有するDNA結合ドメインのグループで、機能の比較や進化の理解に役立ちます。
ヘリックス-ターン-ヘリックス (HTH): DNAを認識する古典的なモチーフの一つで、特定のDNA配列を結合します。
ジンクフィンガー: Zn2+を用いてDNAの特定部位を認識するドメインで、さまざまな転写因子に見られます。
ロイシンジッパー: ジッパー様モチーフにより二量体化を促進し、DNA結合を安定化させるドメインです。
bZIPドメイン: 基本部位とジッパー部位を組み合わせ、DNAへ結合する機能を持つドメイン群です。
ホームボックスドメイン: 発生・分化の制御に関わる転写因子に多く見られる長いDNA結合ドメインです。
ヘリックス-ループ-ヘリックス (HLH) ドメイン: ヘリックスとループの組み合わせから成るDNA結合モチーフで、二量体形成とDNA結合を担います。
ウイングド-ヘリックスドメイン: 翼状のループが特徴のDNA結合モチーフで、配列特異的にDNAを認識します。
HMGボックス: 高移動度グループのDNA結合ドメインで、DNAの構造変化を促すことがあります。
HhHモチーフ: ヘリックス-ヘアピン-ヘリックスモチーフ。小型のDNA結合モチーフとして機能します。
DNA結合モチーフ: DNA結合ドメインを構成する小さなモチーフの総称で、特定の配列認識に関与します。
結合部位: DNAのうち、タンパク質のドメインが実際に結合する特定の部位（配列）を指します。
結合特異性: ドメインが認識するDNA配列の選択性を表す性質です。
結合親和性: DNAとドメインの結合の強さを示す指標で、実験的に測定されます。
ドメインアーキテクチャ: タンパク質内の複数ドメインの配置・組み合わせ方を指します。
PFAM分類: PFAMはタンパク質ドメインファミリのデータベースで、DNA結合ドメインの系統を把握する際に使われます。
InterPro: 複数データベースを統合してドメインを注釈するデータベースで、DNA結合ドメインの同定に用いられます。
SMART: タンパク質ドメインのアーキテクチャを識別するデータベース。DNA結合ドメインの同定に活用されます。
3次元構造: DNA結合ドメインの立体構造のことで、結合機構の理解や設計に役立ちます。
X線結晶構造: タンパク質-DNA複合体の高分解能構造を決定する主要な実験法の一つです。
ChIP-seq: ChIP-seqはクロマチン免疫沈降とシーケンスを組み合わせ、DNA結合ドメインが結合する部位を全ゲノム規模で特定します。
EMSA: 電気泳動シフト法で、タンパク質とDNAの複合体の結合を視認します。
SELEX: DNA結合ドメインの結合特異性を系統的に解析する選択法です。
結合部位アノテーション: データベースや実験データに基づき、DNA結合ドメインが結合する部位を注釈する作業です。

dna結合ドメインの関連用語

DNA結合ドメイン: DNAを特異的に識別し結合するタンパク質の領域。転写の制御やDNA修復、複製などの細胞プロセスに関与します。
転写因子: DNA結合ドメインを持つタンパク質で、遺伝子の転写をON/OFFに切り替える役割を持つ。細胞の状態に応じて遺伝子発現を調整します。
亜鉛指型DNA結合ドメイン: 亜鉛イオンを介して指のようなモチーフを形成し、DNAの特定部位を認識して結合するタイプのドメイン。
C2H2型亜鉛指型: システイン2個とヒスチジン2個で亜鉛を結び、複数の小さな指状モチーフを連結してDNAを結合する代表的な亜鉛指型。
C4型亜鉛指型: システイン4個だけで亜鉛を安定化させるタイプの亜鉛指型。核内受容体ファミリーなどに多い構造です。
ホームボックスドメイン: 約60アミノ酸からなるDNA結合ドメインで、発生過程における体の形づくりを指示する遺伝子発現を制御します。
ヘリックス-ターン-ヘリックス(HTH)ドメイン: 二つのαヘリックスがDNAの大溝を認識して結合する構造。多くの転写因子に見られる基本的なモチーフです。
Winged-helixドメイン: Winged-helixはHTHの一種で、翼状のループがDNAを追加的に認識して結合します。
基本-ロイシンジッパー(bZIP)ドメイン: DNA結合部位と二量体化を担う領域を兼ねるモチーフ。塩基性領域とリボン状のロイシンジップが特徴です。
基本ヘリックスループヘリックス(bHLH)ドメイン: 基本部がDNAを認識し、2つのヘリックスが二量体化を促進する構造。発現調節に関与します。
フォークヘッドボックス(Fox)ドメイン: フォークヘッドファミリーに共通するDNA結合ドメイン。特定のDNA配列を選択的に認識します。
HMGボックスドメイン: HMGファミリーのDNA結合モチーフ。DNAの三次元構造を読み取り認識する特徴があり、転写調節に寄与します。
Pairedドメイン: PairedドメインはPAXファミリーなどに見られる、DNA結合部位を認識する約128アミノ酸の領域です。
DNA結合モチーフ: DNA結合ドメインを構成する基本的なモチーフの総称。複数のモチーフが組み合わさって機能することも多いです。
ドメインファミリー: 同じような機能や構造を共有するドメインのグループ。遺伝子発現調節に関与する代表的なファミリーが複数存在します。