ほとんどの生物の遺伝物質は DNA であり、生物の発生、機能、繁殖に必要な情報を保存しています。 DNA はヌクレオチドの長い断片であり、ヌクレオチド配列内でコード領域と非コード領域の両方を識別することができます。コード領域には、生物における機能性タンパク質の生産に関する情報が含まれています。細胞内でタンパク質のポリペプチド鎖が生成されるプロセスは、タンパク質合成として知られています。 ＤＮＡのｍＲＮＡへの転写およびｍＲＮＡのタンパク質のアミノ酸配列への翻訳は、タンパク質合成の一連のステップである。
対象となる主な分野
1.遺伝子とは
– 定義、機能、役割
2. DNA を mRNA に転写する方法
– 文字起こしのプロセス
重要な用語:DNA、遺伝子、mRNA、タンパク質合成、転写、翻訳
遺伝子とは
遺伝子は、特定の生物のゲノムにあるタンパク質コード領域を含む DNA の断片です。タンパク質コード領域と調節領域は、遺伝子の 2 つのセグメントです。真核生物の遺伝子のタンパク質コード領域には、イントロンとエクソンが含まれています。遺伝子の調節配列には、プロモーター、エンハンサー、サイレンサーなどの遺伝子発現の調節を担う塩基配列が含まれています。 図 1 に示すように、遺伝子は染色体に含まれています .
図 1:遺伝子
特定の種の遺伝子の完全なセットは、生殖の過程で生物に受け継がれます。遺伝子の代替形態は、対立遺伝子として知られています。異なる対立遺伝子は、特定の集団の生物に表現型のバリエーションを与えます。
DNA を mRNA に転写する方法
タンパク質合成は、遺伝子に保存された情報に基づいて機能タンパク質のポリペプチド鎖を生成するプロセスです。タンパク質合成の 2 つのステップは、転写と翻訳です。転写はタンパク質合成の最初のステップです。ここでは、対応する遺伝子内にコードされた情報に基づいて mRNA 分子が生成されます。
RNA ポリメラーゼは、転写に関与する酵素です。転写は、RNAポリメラーゼが遺伝子のプロモーターに結合することによって開始されます。この結合は、原核生物と真核生物の両方で転写因子によって促進されます。真核生物の RNA ポリメラーゼに関連する 6 つの転写因子は、TFIIA、TFIIB、TFIID、TFIIE、TFIIF、および TFIIH です。 RNAポリメラーゼがDNA二重らせんに結合すると、転写バブルが形成されます . RNA ポリメラーゼは、アンチセンス DNA 鎖を 3' から 5' 方向に読み取ります。転写バブルは、巻き戻された二本鎖プロモーターの約 14 塩基で構成されています。次に、転写開始部位からアンチセンス鎖に 5' から 3' 方向に相補的な RNA ヌクレオチドを付加します。ヌクレオチドの付加は、転写終結部位で停止します。 3' 末端には、酵素によってポリアデニル酸テールも付加されます。文字起こしのプロセスは 図 2 に示されています .
図 2:文字起こし
RNA ポリメラーゼによって合成される一次転写産物は、mRNA 前駆体として知られています。真核生物のプレmRNAは、翻訳後修飾におけるRNAスプライシング中に切断されるべきイントロンで構成されています。真核生物の mRNA 前駆体の選択的スプライシングは、単一の遺伝子から複数のタンパク質を生成します。一般に、真核生物の遺伝子は、オペロンとして知られる遺伝子クラスターに編成されています。 .特定のオペロンの遺伝子は、代謝などの細胞内の特定の機能を担っています。これらのオペロンは一度に転写され、単一の mRNA 分子から複数のタンパク質を生成します。
結論
タンパク質合成は、遺伝子にエンコードされた情報に基づいてタンパク質を生成するプロセスです。転写は、タンパク質合成の最初のステップです。転写中、遺伝子のタンパク質コード領域はmRNA分子に転写され、最終的にポリペプチド鎖の合成のために翻訳されます。
参照:
1. Venters、B. J、および B. F Pugh。 「真核生物の遺伝子がどのように転写されるか」 生化学および分子生物学の批評。 、米国国立医学図書館、2009 年 6 月、こちらから入手可能。
画像提供:
1. Thomas Splettstoesser 著「染色体 DNA 遺伝子」 (www.scistyle.com) – Commons Wikimedia 経由の自身の作品 (CC BY-SA 4.0)
2. 「転写のプロセス（13080846733）」ゲノミクス教育プログラムによる–転写のプロセス（CC BY 2.0）、コモンズウィキメディア経由
