タンパク質合成：異なるRNAとステップ

1950 年代と 1960 年代までに、タンパク質合成には DNA が必要であるという事実が研究によって指摘されました。タンパク質は、とりわけ、細胞内で酵素および構造成分として機能することができます。たとえば、タンパク質は、人間のホルモンであるインスリンと筋肉繊維を構成しています。

タンパク質合成プロセスには、ほとんどのタンパク質を構成する 20 種類のアミノ酸の供給など、多数の重要な構成要素が必要です。このプロセスで機能するには、一連の酵素も必要になります。タンパク質合成には、デオキシリボ核酸 (DNA) とリボ核酸 (RNA) が必要です。

タンパク質合成とは?

先に進む前に、タンパク質合成とは何かを理解することが重要です.これは、タンパク質分子が作成されるプロセスです。これには、生物におけるアミノ酸の合成、転写、翻訳、および翻訳後のイベントが含まれます。

タンパク質合成プロセスの前提条件

アミノ酸がどのようにつながっているかは、タンパク質分子の構造にとって重要です。アミノ酸配列決定は、タンパク質分子を他の分子と区別するコーディングの形式です。このアミノ酸コードは、DNA の遺伝情報によって決定されます。 DNA の窒素含有ヌクレオチドの配列は、遺伝暗号を構成します。タンパク質合成の主な概念は、窒素塩基をアミノ酸配列に変換することに基づいています。

細胞質では、タンパク質合成プロセスが行われます。 RNA は DNA からの情報を細胞質に運びます。 RNA は DNA に匹敵しますが、いくつかの違いがあります。 RNA の糖はデオキシリボースではなくリボースであり、ピリミジン ウラシルはチミンの代わりに RNA ヌクレオチドに存在します。

異なる RNA

RNA の 3 つのバリアントがタンパク質合成に関与しています。それらは次のとおりです。

リボソーム RNA (rRNA) は、リボソームの生産に使用されます。リボソームは、rRNA とタンパク質の微視的な分子です。アミノ酸を結合してタンパク質を形成するステップは、リボソーム内で行われます。リボソームは、細胞の細胞質だけでなく、小胞体にも豊富に存在します。

トランスファー RNA は、もう 1 つの重要な形態の RNA (tRNA) です。トランスファー RNA は細胞の細胞質に存在し、タンパク質産生のためにアミノ酸をリボソームに輸送します。酵素は、タンパク質合成中に非常に正確な方法で tRNA ユニットをアミノ酸に結合します。たとえば、tRNA の分子 X はアミノ酸 X にのみ結合しますが、tRNA の分子 Y はアミノ酸 Y にのみ結合します。

メッセンジャー RNA としてよく知られる mRNA は、一本鎖 RNA 分子です。これは DNA に類似しており、DNA と同じ遺伝データを含んでいます。翻訳の過程でタンパク質が形成されます。 mRNAに含まれる3塩基のコドンがアミノ酸に翻訳され、タンパク質が形成されます。真核生物では、mRNA 合成は核内で行われ、次に細胞の細胞質に移され、そこで翻訳またはタンパク質合成が行われます。

mRNA、tRNA、rRNA の合成は、酵素 RNA ポリメラーゼの過程で行われます。

タンパク質合成ステップ

タンパク質合成のステップは、転写と翻訳の 2 つです。それぞれについて、以下で詳しく説明します。

文字起こし

転写は、タンパク質合成の最初のステップです。これは、分子生物学の基本的な仮説 (セントラル ドグマとして知られています) です:DNA -> RNA。これは、DNA の遺伝情報が mRNA に転送されるプロセスです。転写は真核細胞の核で行われます。転写中に、遺伝子として知られる一本鎖 DNA 分子に相補的な mRNA 鎖が形成されます。 ＤＮＡ配列は遺伝子を容易に同定することができる。遺伝子には、プロモーター、コード配列 (リーディング フレーム)、およびターミネーターの 3 つの基本的な領域があります。

文字起こしに含まれる手順

転写には、開始、伸長、終結の 3 つの段階があります。

「停止」コドンに達すると、mRNA 合成は終了します。 mRNA は DNA 分子から分離し、リセットされて二重らせんが形成されます。一方、mRNA 分子は核の隙間を通って細胞のサイトゾルに入り、そこで細胞質または粗面小胞体に向かって進み、リボソームに付着します。

処理中

新たに生成された mRNA または一次転写産物は hnRNA として知られており、成熟した mRNA に変換する前に処理する必要があります。これは、hnRNA の転写後プロセシングと呼ばれます。

コーディングセクションと非コーディングセクションであるエクソンとイントロンは、両方ともhnRNAに見られます。スプライシング、キャッピング、テーリングを通過します。

• スプライシングは、主な転写産物からイントロンが削除され、エクソンが結合されるプロセスです。
• キャッピングでは、珍しいヌクレオチドのキャップを hnRNA (通常はメチルグアノシン三リン酸) の 5' 位置に追加します。
• テーリングは、プロセスの 3' 末端に 200 ～ 300 個のアデニル酸残基を付加することです。テールは RNA をエキソヌクレアーゼの破壊から保護し、転写停止、mRNA 輸送、翻訳において重要です。

hnRNA プロセッシングに続いて、mRNA は細胞質に送達され、翻訳プロセスを経ます。

翻訳

トランスレーショナルは、分子生物学のセントラル ドグマの 2 番目の構成要素である RNA -> タンパク質です。 mRNAの遺伝情報を読み取ってタンパク質を作るプロセスです。核を離れた後、mRNA は rRNA とタンパク質で構成されるリボソームに移動します。リボソームは mRNA のコドン パターンを認識し、tRNA 分子が正しい順序でアミノ酸をリボソームに輸送します。

転写と同様に、翻訳プロセスは開始、伸長、終結の 3 つの段階に分けられます。

• 開始:

mRNAは核膜孔を介して核を離れ、転写後に細胞の細胞質に到達します。リボソームの構成要素は、メチル化キャップと開始コドンを含む領域で mRNA に結合します。これらは、mRNA の開始コドンと一致するアンチコドンを含む tRNA によって接続されます。開始複合体は、これら 3 つの分子 (mRNA、リボソーム、tRNA) の集まりです。

• 伸び:

tRNA は、mRNA コドンと tRNA アンチコドンが関与する相補的な塩基対合を介して、発生中のポリペプチドにアミノ酸を提供し続けます。 tRNA がリボソームに入ると、発生中のポリペプチドに 1 つのアミノ酸が付加されます。この交換が完了すると、tRNA はリボソームを出ます。リボソームは、mRNA に沿って 1 コドン距離進み、適切なアミノ酸を含む置換 tRNA が入ります。この手順を繰り返すと、ポリペプチドが拡張します。

• 終了:

停止コドンは、mRNA コーディング後の伸長ステップを終了させます。停止コドンは tRNA を必要としませんが、完全なユニット (mRNA、リボソーム、tRNA、およびポリペプチド) を分解してすべての内容物を解放する放出因子を必要とします。

タンパク質合成に続いて、さらなる合成と作用のためにリボソームから取り出されます。例えば、タンパク質は細胞が排出される前にゴルジ体に保持されるか、消化酵素として保存される可能性があります.タンパク質は、細胞内の構造要素として使用されるか、インスリンなどのホルモンとして生成されます。合成後、mRNA ユニットは崩壊し、ヌクレオチドは核に戻ります。 tRNA 化合物はサイトゾルに退却して他のアミノ酸と結合しますが、リボソームは新しい mRNA 分子の到来に備えます。

結論

タンパク質合成とは？タンパク質合成とは、細胞がタンパク質を生成するプロセスを指します。文字起こしと翻訳は 2 つのステップです。

転写は、DNA の遺伝的指示が核内の mRNA に転送されるプロセスです。開始、伸長、終了の 3 つの段階に分けられます。転写された後、mRNA は情報をリボソームに転送します。

rRNA とペプチドで構成されるリボソームは、翻訳が行われる場所です。 mRNA のコマンドは翻訳中に読み取られ、tRNA はアミノ酸の正しい順序をリボソーム分子に輸送します。

ポリペプチド鎖を合成した後、さらに処理を行って完成したタンパク質を生成する場合があります。

よくある質問

1. リボソームの役割に言及してください。

A. リボソームには次の機能があります:

• リボソームは、タンパク質またはポリペプチドの産生を担当しています。
• リボソームには、mRNA および tRNA の付着場所であるリボソーム RNA が含まれます。
• より大きなサブユニットの裂け目にトラップすることにより、新しく生成されたタンパク質を細胞質酵素から保護します.

2.転写の過程で両方の DNA 鎖が複製されないのはなぜですか?説明。

A. I) 両方の鎖が RNA をコードする場合、2 つの RNA 分子と 2 つの別々のタンパク質が生成され、遺伝子構成が複雑になります。

3. RNA の 3 つの形態とは何ですか?また、それらはタンパク質合成においてどのような機能を果たしますか?

A. RNA には 3 種類あります:

• メッセンジャー RNA (mRNA):mRNA は、DNA の遺伝子データを処理して利用できる形式に変換し、タンパク質を生成します。 mRNA は、細胞の核から細胞質に遺伝データを輸送します。
• rRNA はリボソーム RNA の略です。rRNA は細胞の細胞質に存在し、その中にリボソームが存在します。 mRNA のタンパク質への合成は、rRNA によって指示されます。
• tRNA は Transfer RNA の略です。tRNA は rRNA と同様に細胞質に存在し、タンパク質の産生に不可欠です。トランスファー RNA はアミノ酸をリボソームに輸送します。次に、アミノ酸を組み合わせて組み立てることで、タンパク質を生成することができます。