制限酵素の切断と電気泳動のバンド

長さが $6000$ 塩基対の直線状の 2 本鎖 DNA がある。この DNA には、ある制限酵素 X の切断部位が 3 か所あり、その位置は DNA の左端からそれぞれ $1000$ 塩基対、$2500$ 塩基対、$4000$ 塩基対のところである。

この DNA を制限酵素 X で完全に切断し、得られた DNA 断片を電気泳動した。同じ長さの DNA 断片は同じ位置に 1 本のバンドとして検出され、長さが異なる断片は別々のバンドとして検出されるものとする。検出されるバンドは何本か。

長さ $1500$ 塩基対の 2 本鎖 DNA 断片 Z を増幅するため、Z を $3$ 分子含む反応液を用意し、PCR 法を $5$ サイクル行った。PCR では、1 サイクルごとに 2 本鎖 DNA の数がちょうど $2$ 倍になり、得られる 2 本鎖 DNA はすべて Z と同じ塩基配列・同じ長さ（$1500$ 塩基対）であるものとする。

次に、増幅で得られたすべての 2 本鎖 DNA を制限酵素 X で処理した。Z には X の切断部位が $3$ か所あり、Z の一方の末端（左端とする）からの距離は次の表のとおりである。X はすべての切断部位で完全に切断し、それ以外の場所では切断しないものとする。

切断後の DNA 断片をすべてアガロースゲル電気泳動で分離した。電気泳動では断片は長さだけで分かれ、同じ長さの断片は $1$ 本のバンドとして、長さが異なる断片は別のバンドとして検出されるものとする。

制限酵素処理後に反応液中に存在する 2 本鎖 DNA 断片の総数と、電気泳動で検出されるバンドの本数を、この順に求めよ。

長さ $3000$ 塩基対の直鎖状の 2 本鎖 DNA（以下、鋳型 DNA）がある。鋳型 DNA の塩基対に、左端から順に $1$ 番から $3000$ 番まで番号をつける。

この鋳型 DNA の $501$ 番から $1700$ 番までの $1200$ 塩基対の領域（以下、目的領域）を、2 種類のプライマーを用いて PCR 法で増幅した。反応液には鋳型 DNA を $3$ 分子加えた。PCR について、次のように仮定する。

• 1 サイクルは「加熱による 2 本鎖の解離 → プライマーの結合 → DNA ポリメラーゼによる伸長」からなる。
• 各サイクルでは、反応液中のすべての 1 本鎖 DNA が鋳型としてはたらき、プライマーは目的領域の両端に正確に結合し、伸長は鋳型となる鎖の $5^{\prime }$ 末端に達するまで進む。
• プライマー・ヌクレオチドなどの材料は十分にあり、上記以外の反応は起こらない。

問 $6$ サイクル終了後、反応液中にある「2 本の鎖がどちらも目的領域（$501$ 番〜$1700$ 番）とちょうど同じ長さである 2 本鎖 DNA」をすべて取り出した。これを制限酵素 X と制限酵素 Y の両方で完全に切断し、電気泳動を行った。鋳型 DNA 上での X と Y の切断部位は次の表のとおりである（「$a$ 番と $a+1$ 番の間」で切断する）。

同じ長さ（塩基対数）の断片は電気泳動で $1$ 本のバンドになり、異なる長さの断片はすべて別のバンドとして分離されるものとする。また、切断面の付着末端による長さの違いは無視し、断片の長さは上の番号から求めるものとする。

取り出した 2 本鎖 DNA の分子数と、電気泳動で検出されるバンドの本数を、この順に組で答えよ。