方向性 (分子生物学)
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分子生物学や生化学では、方向性(ほうこうせい、英: directionality)は、核酸の一本鎖の末端から末端への化学的配向のことである。DNAまたはRNAの一本鎖において、ヌクレオチド五炭糖環の炭素原子を命名する化学的慣習は、リボース環の5'炭素に結合したリン酸基を繁盛に含む5'末端と、リボースの-OH置換基によって通常修飾されていない3'末端が存在することを意味する。DNA二重らせん(英語版)では、2本鎖がお互いの間で塩基対の形成を可能にするため反対方向に向いている、これはDNAにコード化された情報の複製や転写に不可欠な特性である。
生体内(in vivo)での核酸の合成は、一般に、5'→3'方向にしか進めることはできない。なぜなら、さまざまな種類の新しい鎖を組み立てるポリメラーゼは、ヌクレオシド三リン酸結合の切断によって生成されるエネルギーを利用して、新しいヌクレオシド一リン酸をホスホジエステル結合を介して3'-ヒドロキシ基(-OH)に結合させるためである。通常、遺伝子やさまざまなタンパク質結合部位を含む核酸鎖に沿った構造の相対的な位置は、上流(5'末端がある端)または下流(3'末端がある端)のいずれかとして表記される。(上流と下流 (DNA)(英語版)も参照)。
「方向性」はセンス(核酸鎖の翻訳可能性に関する性質)と関連するが、センスとは異なる概念である。二本鎖DNAを鋳型とした一本鎖RNAの転写の際、相補的配列により新生RNAと直接に相互作用する鋳型鎖として、DNA鋳型からいずれか一方の鎖を選択する必要がある。もう一方の鎖は直接転写されないものの、必然的にその配列はRNAの配列と類似することになる。一般的に、生物のDNAの両鎖には転写開始部位が存在し、転写が起こる位置、方向、および状況を決定する。転写物が1つ(まれに複数)のタンパク質をコードする場合、リボソームによって各タンパク質は5'→3'の方向に翻訳され、タンパク質をそのN末端からC末端に向かって伸長させる。典型的な遺伝子の場合、たとえば、開始コドン(5'-ATG-3')は、センス鎖内のDNA配列である。転写は(センス鎖に対して)上流の部位で始まり、その領域内を進むにつれて鋳型鎖から3'-TAC-5'を転写して、メッセンジャーRNA(mRNA)上に5'-AUG-3'を生成する。mRNAはリボソームによって5'末端から読み取られ、そこで開始コドンがタンパク質のN末端にメチオニン(細菌、ミトコンドリア、プラスチドではN-ホルミルメチオニン)を組み込むことを指示する。慣例により、DNAおよびRNA配列の一本鎖は、塩基対のパターンを示すために必要な場合を除き、5'→3'の方向に描かれる。