方向性（分子生物学）

方向性は 、分子生物学および生化学において、核酸の一本鎖のエンドツーエンドの化学的配向です。 DNAまたはRNAの一本鎖では、ヌクレオチド糖環の炭素原子の命名の化学的慣習は、リボース環の5 '炭素に結合したリン酸基をしばしば含む5'末端があることを意味し、 ３ '末端（通常、「５プライム末端」および「３プライム末端」と発音される）は、典型的にはリボース－ＯＨ置換基から修飾されていない。 DNA二重らせんでは、鎖は反対方向に走り、それらの間の塩基対合を可能にします。これは、エンコードされた情報の複製または転写に不可欠です。

さまざまなタイプの新しい鎖を組み立てるポリメラーゼは一般に、ヌクレオシド三リン酸結合を切断して新しいヌクレオシド一リン酸を3 'に結合することによって生成されるエネルギーに依存するため、核酸は5'から3 '方向で生体内でのみ合成できますホスホジエステル結合を介したヒドロキシル（-OH）基。遺伝子および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位置は、通常、上流（5 '末端に向かう）または下流（3'末端に向かう）のいずれかであると指摘されています。（アップストリームおよびダウンストリームも参照してください。）

方向性は感覚に関連していますが、感覚からは独立しています。二本鎖DNAテンプレートからの一本鎖RNAの転写には、相補配列により発生期のRNAと直接相互作用するテンプレート鎖として、DNAテンプレートの一本鎖を選択する必要があります。もう一方の鎖は直接コピーされませんが、必然的にその配列はRNAの配列と類似します。転写開始部位は通常、生物のDNAの両方の鎖に存在し、転写が起こる場所、方向、および状況を指定します。転写産物が1つまたは（まれに）それ以上のタンパク質をコードする場合、リボソームによる各タンパク質の翻訳は5 'から3'方向に進行し、タンパク質をそのN末端からそのC末端に向かって延長します。例えば、典型的な遺伝子では、開始コドン（5'-ATG-3 '）はセンス鎖内のDNA配列です。転写は（センス鎖に対して）上流部位で始まり、領域を進むにつれて、テンプレート鎖から3'-TAC-5 'をコピーしてメッセンジャーRNA内に5'-AUG-3'を生成します。 mRNAはリボソームによって5 '末端からスキャンされ、開始コドンはタンパク質のN末端でメチオニンの取り込みを指示します（原核生物は代わりにN-ホルミルメチオニンを使用します）。慣例により、DNAおよびRNA配列の一本鎖は、塩基対形成のパターンを説明するために必要な場合を除き、5 'から3'方向に書かれています。

5 '端

5 '末端（「5つのプライムエンド」と発音）は、その末端にデオキシリボースまたはリボースの糖環に5番目の炭素があるDNAまたはRNA鎖の末端を示します。 5 '末端に結合したリン酸基により、2つのヌクレオチドの連結、すなわち、5'-リン酸の別のヌクレオチドの3'-ヒドロキシル基への共有結合が可能になり、ホスホジエステル結合が形成される。 5'-リン酸の除去は、結紮を防ぎます。不要な核酸ライゲーション（DNAクローニングにおけるプラスミドベクターのセルフライゲーションなど）を防ぐために、分子生物学者は通常、ホスファターゼで5'-リン酸を除去します。

新生メッセンジャーRNAの5 '末端は、転写後キャッピングが起こる部位であり、成熟したメッセンジャーRNAの産生に不可欠なプロセスです。キャッピングは、メッセンジャーRNAの翻訳中の安定性を高め、エキソヌクレアーゼの分解効果に対する耐性を提供します。まれな5 '-5'-三リン酸結合でメッセンジャーRNAに結合したメチル化ヌクレオチド（メチルグアノシン）で構成されています。

遺伝子の5 ' フランキング領域は、RNAに転写されないDNAの領域を示す場合があります。 5 'フランキング領域には遺伝子プロモーターが含まれ、エンハンサーまたは他のタンパク質結合部位も含まれる場合があります。

5'- 非翻訳領域（5'-UTR）は、mRNAに転写される遺伝子の領域であり、mRNAの5 '末端に位置しています。 mRNAのこの領域は翻訳される場合とされない場合がありますが、通常は翻訳の調節に関与しています。５ '非翻訳領域は、キャップ部位から始まり、主要コード配列のＡＵＧ翻訳開始コドンの直前の塩基まで伸びるＤＮＡの部分である。この領域には、mRNAの翻訳効率を決定する、またはmRNAの安定性に影響を与える可能性のあるリボソーム結合部位やコザック配列などの配列があります。

3 '末端

鎖の3 '末端（3つのプライム末端）は、糖環の3番目の炭素のヒドロキシル基で終わるため、そのように命名され、 テールエンドとして知られています。 3'-ヒドロキシルは、別のヌクレオチドの5'-リン酸に連結（結合）され、連結されたヌクレオチドの鎖の形成を可能にするため、新しい核酸分子の合成に必要です。

分子生物学者は、3'-ヒドロキシルを欠くヌクレオチド（ジデオキシリボヌクレオチド）を使用して、DNAの複製を中断することができます。この手法は、ジデオキシ連鎖停止法またはサンガー法として知られており、DNAのヌクレオチドの順序を決定するために使用されます。

新生メッセンジャーRNAの3 '末端は、転写後のポリアデニル化の部位であり、50から250個のアデノシン残基の鎖を結合して、成熟メッセンジャーRNAを生成します。このチェーンは、メッセンジャーRNAが細胞内で持続する時間を決定するのに役立ち、そこから生成されるタンパク質の量に影響します。

3 ' フランキング領域は、成熟mRNAにコピーされないが、遺伝子の3'末端に隣接して存在するDNAの領域です。元々、3'-フランキングDNAはまったく転写されないと考えられていましたが、RNAに転写され、一次転写産物の処理中に迅速に除去されて成熟mRNAが形成されることが発見されました。 3 'フランキング領域は、多くの場合、メッセージの3'末端の形成に影響する配列を含んでいます。また、タンパク質が結合する可能性のあるエンハンサーまたは他の部位を含んでもよい。

3'- 非翻訳領域（3'-UTR）がmRNAに転写され、メッセージの3 '末端となる DNAの領域であるが、タンパク質コード配列を含みません。停止コドンとポリAテールの間はすべて3 '非翻訳とみなされます。 3'-非翻訳領域は、mRNAの翻訳効率またはmRNAの安定性に影響を与える可能性があります。また、ヘキサヌクレオチドAAUAAAを含むメッセージへのpoly（A）テールの追加に必要なシーケンスもあります。