ホスホジエステル結合

ホスホジエステル結合（ホスホジエステルけつごう、Phosphodiester bond）とは、炭素原子の間がリン酸を介した2つのエステル結合によって強く共有結合している結合様式のこと。地球上のすべての生命に存在し、DNAやRNAの骨格を形成している。この場合、（デオキシ）リボースの5'位の炭素原子と、他の（デオキシ）リボースの3'位の炭素原子の間を結合している。

リン酸基のpK_a値は0に近いため、生体内の中性条件では負電荷をもつ。そのため二本鎖DNAでは相対するリン酸同士が反発力を示し、それがタンパク質（ヒストン）、金属イオン、そしてポリアミンによって中和されている。

ホスホジエステル結合を形成して新たなヌクレオチドを結合する際には、ヌクレオチドの三リン酸型もしくは二リン酸型が解裂することで、酵素反応を進行させるために必要なエネルギーが発生し、そのリン酸基がホスホジエステル結合を形成する。

RNAの五炭糖同士を結合しているホスホジエステル結合はアルカリ加水分解によって分解されやすい。このとき2'位の水酸基が求核剤として機能して2',3'-環状一リン酸を形成し、次いで2'-一リン酸または3'-一リン酸に分解される。DNAは2'位の水酸基がないため、同様のアルカリ条件では安定である。

ホスホジエステラーゼはホスホジエステル結合の加水分解を触媒する酵素である。DNAの酸化損傷を修復する際には3'-ホスホジエステラーゼが重要である。またサイクリックAMPやサイクリックGMPを、AMPやGMPにする。

DNA複製の際、DNAポリメラーゼが合成したDNA鎖同士は、DNAリガーゼがホスホジエステル結合を形成することでつながれる。

関連項目

化学結合

分子内（英語版）
（強い）

共有結合

対称性	シグマ (σ) パイ (π) デルタ (δ) ファイ (φ)
多重性	1（単） 2（二重） 3（三重） 4（四重） 5（五重） 6（六重）
その他	アゴスティック相互作用曲がった結合配位結合 π逆供与電荷シフト結合ハプト数共役超共役反結合性共鳴理論
共鳴	電子不足 3c–2e 4c–2e 超配位 3c–4e 芳香族性メビウス超シグマホモスピロ σビスホモ球状（英語版） Y-

金属結合

金属芳香族性（英語版）

イオン結合

分子間
（弱い）

ファンデルワールス力	ロンドン分散力
水素結合	低障壁共鳴支援対称的（英語版）二水素結合 C–H···O相互作用
非共有その他	機械的（英語版）ハロゲン金–金相互作用（英語版）インターカレーションスタッキングカチオン-π アニオン-π 塩橋