DNAとRNAのどのような性質に違いから水溶性になるのか，脂溶性になるのかがわかりません．

質問

大学の実験でノーザンハイブリダイゼーションをやったのですが，核酸を抽出するときにDNAとRNAで抽出に必要なpH条件が異なる原因がわかりませんでした．

具体的には，それぞれの核酸抽出用の生体試料に試薬を加えて遠心すると，DNA抽出ではpH9の下で上清にDNAが含まれ，RNA抽出ではpH4の下で上清にRNA，有機層にDNAが含まれる，ということです．
ウェブで色々調べたのですが，「DNAはアルカリ性で，RNAは酸性の水溶液で水溶性になる」ということだけがわかり，具体的に「どのような化学的性質の違いにより，溶け方の違いが生じるのか」ということはわかりませんでした．

また，DNA抽出では上清にRNAも含まれている気がするのですが，RNAははいっているのでしょうか？また，入っているとして，ハイブリの結果に影響はないのでしょうか？

どなたかこの辺の事に詳しい方，教えてください．お願いします．

回答No.6

morning999

ちょっと質問した方が間違った理解をするのを忍びなく思ったので専門家としてちょっとだけ書き込ませてもらいます。

DNAとRNAの化学的性質はみなさんがおっしゃられている通り、
構成する五炭糖の化学的な性質に依るものと考えた方が良いです。

リン酸基についてですが、これはDNAとRNAともに存在するので、DNAとRNAの性質の違いには関与しません。
DNAが二重鎖であるので影響があるように見えますが、では400bpのDNAと800baseのRNAはどちらがリン酸基の影響が出るのでしょうか？
よって、リン酸基はDNAとRNAの性質の違いには影響しません。

次に水素結合うんぬんについてですが、これもDNAとRNAの化学的な性質の違いには影響しません。
前の方がおっしゃっているように、RNAは一本鎖ではなくほとんどがなんらかの二本鎖になっています。
では、１つのRNA分子中に全く同じ配列があるわけないから、DNAよりはRNAのほうが裸の塩基が存在するのではないか？という疑問が枠と思うのですが、

私の経験上、DNAきっちり二本鎖を保っているのではなく、ちょくちょく一本鎖にななり得ます。分子の結合というものは確率の世界でして、結合しているという事は、結合している確率（時間、割合）が高いということを意味します。
つまり、RNAの裸の塩基が存在するのと同じくらい、ある一定のDNAは水素結合が外れている事もあるということです。

難しく書いてしまいましたが、水素結合はDNAとRNAの性質の違いに関係ありません。

また、リン酸基がDNAとRNAの化学的な性質に関係がないと前に書きましたが、その理由のためDNA抽出のときにpHを高くするとリン酸基の電離が促されることでDNAが水相に行きやすくするということはあまり聞いたことがありません。

DNAの抽出には、RNAを分解するRNaseを加えることでRNAを除去するのことが普通だと思います。もしくは、DNA抽出を行っている間に、組織内のRNaseが働いてRNAは自然と分解される事もあると思います。

基本的にDNA抽出の際にはDNaseの活性阻害を施しますが、RNaseはなかなか活性がなくならないためにRNAは自然と分解されることは十分あり得ます。

お礼

私の言葉の足りないお礼のせいで，geneticist12さんの説明で間違った理解をしたのではないかという心配をさせてしまいました．

「リン酸基という観点でよく理解できた」というのは，

他の物質の比較した核酸としての性質として，リン酸基をもつという化学的性質から，酸性下では水に溶けにくくなり，アルカリ性下では「リン酸基の電離が促され」水に溶けにくくなるということを教えてくださったため，核酸に対する理解も深まった，という意味です．
ご迷惑をおかけしてしまって申し訳ありません．geneticist12さんの説明はとても参考になりました．

一本鎖/二本鎖についてですが，私が読んだ教科書（一応，大学レベルの）でもDNAは二本鎖として，RNAとして（基本的には）一本鎖として存在するということしか書いてありませんでした．DNAがある確率で一本鎖で存在し，「RNAの裸の塩基が存在するのと同じくらい、ある一定のDNAは水素結合が外れている事もある」というのは初めて知りました．