ＤＮＡの遺伝情報とタンパク質合成

　

　ＤＮＡには，その分子構造の中に遺伝情報が隠されている。しかし，ＤＮＡは核内にあって

核外に出ることがないので，ＤＮＡの遺伝情報を細胞活動の場である細胞質で発現させる

方法が必要になる。その役割を担うのがもう一つの核酸，ＲＮＡである（ＲＮＡ参照）。ＲＮ

Ａによって，ＤＮＡの遺伝情報の伝達と解読が行われ，酵素をはじめとする多種多様なタン

パク質が合成されている。つまり，ＤＮＡの遺伝情報とは特定のタンパク質を合成するため
に必要な設計図なのでる。......................................................................................................................
　
＜ＤＮＡの遺伝情報＞

　特定のタンパク質合成のための遺伝情報はＤＮＡの塩基配列にあり，様々な塩基配列が
アミノ酸の種類と配列順序を決定している。...............................................................................................

　タンパク質を構成するアミノ酸は２０種で，ＤＮＡの塩基は４種である。そこで，ＡＴＣ，ＴＧ

Ｃ，ＡＡＡのように，３個の塩基の配列が１種のアミノ酸に対応すると考えれば，４３＝６４種類

のアミノ酸を指定することが可能であり，２０種のアミノ酸の指定に十分である。この考え方

はトリプレット説（３つ組説）と呼ばれ，その後実験的に確かめられた。トリプレットは遺伝情

報の単位であり，この単位を遺伝暗号（コドン）という。遺伝暗号は普通，ＤＮＡの塩基配列

を写し取ったｍ－ＲＮＡの塩基配列として示される（下表参照）。下表の中で，ＡＵＧは暗号

の読み始めとなる開始コドンである。ＵＡＡ，ＵＡＧ，ＵＧＡは暗号の読み終わりとなる終止コド

ンで，どのアミノ酸とも対応しない（ナンセンスコドンともいう）。..........................................................
　

遺伝暗号（コドン）の表

　

＜タンパク質合成の過程＞

①　ｍ－ＲＮＡへの転　写（ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）

　ＤＮＡの二重らせんの一部分がほどけ，２本鎖のどちらか一方（遺伝情報となる鎖）にＲＮ
Ａポリメラーゼが結合して，そのＤＮＡ鎖の塩基配列をもとに，ｍ－ＲＮＡ（前駆体）を合成す
る。このときＤＮＡのＡに対してＲＮＡのＵが対合する（下図）。..........................................................
　

　ところが多くの真核生物では，転写されるＤＮＡにイントロンと呼ばれる無駄なＤＮＡ部分
が数多く介在していて，遺伝情報がエキソンと呼ばれるＤＮＡ部分に分断されている。そこ
で，まずＤＮＡの全塩基配列が転写された後，イントロンから転写されたＲＮＡ部分が切断・
除去され，エキソンから転写されたＲＮＡ部分がつなぎ合わされている。この過程をスプライ
シングといい，スプライシングによって初めて機能的なｍ－ＲＮＡとなる（下図）。.....................
　

　 参考：スプライシングのアニメーション

②　翻　訳（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）

　ｍ－ＲＮＡが核膜孔を通って細胞質へ出ていくと，これにリボソームが次々と付着してい
く。このｍ－ＲＮＡ上を移動するリボソームで行われるタンパク質合成を翻訳という。即ち，
ｍ－ＲＮＡの塩基配列がアミノ酸と対応する遺伝暗号（コドン）として解読され，特定のアミノ
酸配列をもつタンパク質になるわけである。翻訳は以下の順序で行われる。...........................

　ａ）　ｍ－ＲＮＡに，リボソームの小サブユニットが結合する。このとき，小サブユニットのＰ
　　部位に入った，アンチコドンＵＡＣのｔ－ＲＮＡ（メチオニンを運ぶ）が，ｍ－ＲＮＡ上の開
　　始コドン（ＡＵＧ）を識別する。（小サブユニットには，Ｐ部位，Ａ部位と呼ばれる２つのｔ－
ＲＮＡが入る部位がある）（詳細図Ａ参照）..............................................................................

　ｂ）　小サブユニットは大サブユニットと結合した後，Ａ部位に次のコドンを識別するｔ－Ｒ
　　ＮＡが入り，アミノ酸を運び込む。そしてＰ部位のメチオニンとＡ部位のアミノ酸が酵素で
　　ペプチド結合する。...............................................................................................................................

　ｃ）　するとリボソームがｍ－ＲＮＡ上を１コドン分動いて，Ａ部位のｔ－ＲＮＡがＰ部位に移
　　る。それまでＰ部位にあったｔ－ＲＮＡはアミノ酸を残して放出される。この反応の繰り返
　　しによって，運び込まれたアミノ酸は合成中のポリペプチドに次々と付加されていく。.....

　ｄ）　リボソームがｍ－ＲＮＡの終止コドンにくると，そこに入るｔ－ＲＮＡがないので翻訳は
　　終了する。この際，最初に翻訳されたメチオニンが除去され，ポリぺプチドが完成する。
　　そしてリボソームは大小２つのサブユニットに解離する。..............................................................

　ｅ）　完成したポリペプチドはタンパク質の１次構造であり，これがもとになってさらに複雑
　　な立体構造をもつタンパク質が出来上がる。...................................................................................

　ｆ）　同じタンパク質を何分子も合成する場合は，ｍ－ＲＮＡ上にリボソームが数珠つなぎ
　　になる。この状態をポリソーム（詳細図Ｂ参照）という。..............................................................
　

ー　ＤＮＡによるタンパク質合成の基本模式図　ー