コンテンツ
- DNA転写は核内で起こります
- mRNAにはタンパク質のコードのコピーがあります
- タンパク質はリボソームによって生成されます
- 翻訳はmRNAコードに従って特定のタンパク質を組み立てます
- 選択的スプライシングとイントロンの効果
分子生物学の中心的な教義は、遺伝子の情報の流れは DNA 遺伝コード に 中間RNAコピー そして、 たんぱく質 コードから合成。ドグマの根底にある重要なアイデアは、1958年に英国の分子生物学者Francis Crickによって最初に提案されました。
1970年までに、RNAは元のDNA二重らせんから特定の遺伝子のコピーを作成し、コピーされたコードからタンパク質を生成するための基盤を形成することが一般的に受け入れられました。
遺伝子コードの転写を介して遺伝子をコピーし、コードをアミノ酸の鎖に翻訳してタンパク質を生産するプロセスは、 遺伝子発現。細胞およびいくつかの環境要因に応じて、特定の遺伝子が発現している間、他の遺伝子は休眠状態にあります。遺伝子発現は、細胞と生体の器官との間の化学シグナルによって支配されています。
の発見 オルタナティブスプライシング と呼ばれるDNAの非コード部分の研究 イントロン 生物学の中心的な教義によって記述されたプロセスは、当初想定されていたよりも複雑であることを示します。シンプルな DNAからRNAへのタンパク質配列には、変化する環境への生物の適応を助ける分岐とバリエーションがあります。遺伝情報はDNAからRNA、タンパク質、タンパク質へと一方向にのみ移動するという基本的な考え方は、いまだに挑戦的ではありません。
タンパク質でエンコードされた情報は、元のDNAコードに影響を与えることはできません。
DNA転写は核内で起こります
生物の遺伝情報をコードするDNAヘリックスは、真核細胞の核にあります。原核細胞は核を持たない細胞であるため、DNAの転写、翻訳、タンパク質合成はすべて、同様の（しかしより単純な）方法を介して細胞質で行われます 転写/翻訳プロセス.
真核細胞では、DNA分子は核を離れることができないため、細胞は遺伝子コードをコピーして核外の細胞でタンパク質を合成する必要があります。転写コピープロセスは、と呼ばれる酵素によって開始されます RNAポリメラーゼ 次の段階があります。
第2段階でコピーされたDNA配列には、エクソンとイントロンが含まれ、メッセンジャーRNAの前駆体です。
イントロンを削除するには、 pre-mRNA ストランドはイントロン/エクソンの界面で切断されます。鎖のイントロン部分は円形構造を形成し、鎖を離れ、イントロンの両側からの2つのエクソンが結合することを可能にします。イントロンの除去が完了すると、新しいmRNA鎖は 成熟したmRNA、そして核を離れる準備ができています。
mRNAにはタンパク質のコードのコピーがあります
タンパク質は、ペプチド結合で結合されたアミノ酸の長い文字列です。彼らは、細胞がどのように見え、何をするかに影響を与えます。それらは細胞構造を形成し、代謝に重要な役割を果たします。それらは酵素およびホルモンとして機能し、細胞膜に埋め込まれて大きな分子の移行を促進します。
タンパク質の一連のアミノ酸の配列は、DNAヘリックスにエンコードされています。コードは次の4つで構成されています 窒素塩基:
これらは窒素塩基であり、DNA鎖の各リンクは塩基対で構成されています。グアニンはシトシンとペアを形成し、アデニンはチミンとペアを形成します。リンクには、各リンクの最初のベースに応じて1文字の名前が付けられます。塩基対は、グアニン-シトシン、シトシン-グアニン、アデニン-チミン、およびチミン-アデニンリンクのG、C、AおよびTと呼ばれます。
3つの塩基対は特定のアミノ酸のコードを表し、 コドン。典型的なコドンはGGAまたはATCと呼ばれる場合があります。塩基対の3つのコドンの場所はそれぞれ4つの異なる構成を持つことができるため、コドンの総数は4です3 または64。
タンパク質合成に使用されるアミノ酸は約20個あり、開始シグナルと停止シグナルのコドンもあります。その結果、いくつかの冗長性を持つ各タンパク質のアミノ酸配列を定義するのに十分なコドンがあります。
mRNAは、1つのタンパク質のコードのコピーです。
タンパク質はリボソームによって生成されます
mRNAが核を離れるとき、それは探します リボソーム コード化された命令を持つタンパク質を合成します。
リボソームは、細胞のタンパク質を生産する細胞の工場です。それらは、mRNAを読み取る小さな部分と、正しい配列でアミノ酸を組み立てる大きな部分で構成されています。リボソームは、リボソームRNAと関連タンパク質で構成されています。
リボソームは、細胞の サイトゾル またはセルの 小胞体 （ER）、核の近くにある一連の膜で囲まれた嚢。浮遊リボソームがタンパク質を産生すると、タンパク質は細胞のサイトゾルに放出されます。
ERに付着したリボソームがタンパク質を生成する場合、タンパク質は細胞膜の外側に送られ、他の場所で使用されます。ホルモンと酵素を分泌する細胞は通常、ERに多くのリボソームが付着しており、外部使用のためのタンパク質を産生します。
mRNAはリボソームに結合し、対応するタンパク質へのコードの翻訳を開始できます。
翻訳はmRNAコードに従って特定のタンパク質を組み立てます
細胞のサイトゾルに浮かぶのは、アミノ酸と呼ばれる小さなRNA分子です トランスファーRNA またはtRNA。タンパク質合成に使用されるアミノ酸の種類ごとにtRNA分子があります。
リボソームはmRNAコードを読み取ると、tRNA分子を選択して、対応するアミノ酸をリボソームに転送します。 tRNAは、指定されたアミノ酸の分子をリボソームにもたらします。これにより、正しい配列の分子がアミノ酸鎖に結合されます。
イベントのシーケンスは次のとおりです。
一部のタンパク質はバッチで生産され、他のタンパク質は細胞の継続的なニーズを満たすために連続的に合成されます。リボソームがタンパク質を生成すると、DNAからタンパク質への中央ドグマの情報フローが完了します。
選択的スプライシングとイントロンの効果
セントラルドグマで想定されている直接的な情報の流れに代わるものが最近研究されています。選択的スプライシングでは、pre-mRNAが切断されてイントロンが除去されますが、コピーされたDNAストリングのエクソンの配列は変更されます。
これは、1つのDNAコードシーケンスが2つの異なるタンパク質を生成できることを意味します。イントロンは非コーディング遺伝子配列として破棄されますが、エクソンコーディングに影響を与え、特定の状況では追加の遺伝子のソースになる場合があります。
分子生物学の中心的な教義は、情報の流れに関する限り有効ですが、DNAからタンパク質への情報の流れの正確な詳細は、当初考えられていたほど直線的ではありません。