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各生細胞には、ヌクレオチドと呼ばれる4つのビルディングブロックで構成されるDNAが含まれています。ヌクレオチドの配列は、細胞が自分自身の成長と繁殖に必要なタンパク質とRNAをコードする遺伝子を綴っています。DNAの各鎖は、細胞ごとに1つのコピーとして維持されますが、染色体上で見つかった遺伝子は多くの場合RNAのコピーに転写されます。
RNAの3つの主要なタイプ
細胞は、その生物学的機能を実行するために、mRNA、tRNA、rRNAの3つの主要なタイプのRNAを必要とします。タンパク質を作成するためのテンプレートとして機能するタイプはmRNAですが、tRNAとrRNAはタンパク質合成に役立ちます。タンパク質を合成する細胞機械はリボソームと呼ばれ、これらはいくつかの異なるrRNA分子と50を超えるタンパク質で構成される大きな複合体です。 mRNA分子がリボソームと結合すると、tRNAはmRNAテンプレートをタンパク質を構成するアミノ酸と一致させます。 rRNAの仕事は、アミノ酸間の結合を作る化学反応を支援することです。
細胞には多くのリボソームが含まれています
典型的な動物細胞には、平均で80〜100億個のタンパク質分子が含まれています。各タンパク質はリボソーム上で合成される必要があるため、明らかに、非常に多くのリボソームが必要です。急速に分裂する細胞には、最大1,000万個のリボソームが含まれる場合があります。
リボソームはrRNAを含む
リボソームにはサブユニットと呼ばれる2つの部分があり、mRNA分子の周りに集まってタンパク質を合成します。リボソームの50を超えるタンパク質は、リボソームにその形状と構造を与えます。これらのタンパク質は4つの大きなrRNA分子を中心に構成されており、リボソーム構造を与え、2つのアミノ酸を結合する化学反応を触媒します。リボソームは、細胞の核に構築され、DNAがそこにあります。核内では、rRNAはDNAから転写され、タンパク質と一緒に取り込まれてリボソームを形成するフラグメントに処理されます。ほぼ完成したリボソームは、核から細胞の細胞質に輸出され、そこでアセンブリーが終了し、mRNAのタンパク質への翻訳を開始できます。
rRNAの転写
細胞が必要とする最大1,000万個のリボソームを作るには、rRNA遺伝子がDNA上で頭から尾まで縦一列に繰り返されるように、非常に多くのrRNAが必要です。典型的な動物細胞のDNAには、合計約100コピーの主要なrRNA遺伝子があります。これらのタンデムに繰り返される遺伝子は、リボソームに対する大きな需要を満たすために必要です。しかし、これらの遺伝子のコピーが100個あっても、必要な数のリボソームを生成するために、細胞はrRNAの非常に多くのコピーを転写する必要があります。これが、細胞あたりrRNA遺伝子のコピーごとにrRNAのコピーが多数ある理由です。