ほとんどの生物の遺伝物質はDNAであり、生物の発生、機能、および生殖に必要な情報を格納している。

DNAはヌクレオチドの長い断片で、ヌクレオチド配列の中にコーディング領域と非コーディング領域の両方を識別することができる。

コーディング領域には、生物の機能的なタンパク質を生成するための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作られる過程は、タンパク質合成として知られています。

DNAからmRNAへの転写と、mRNAからタンパク質のアミノ酸配列への翻訳が、タンパク質合成の連続したステップです。

遺伝子とは何か

遺伝子は、特定の生物のゲノム中にある、タンパク質をコードする領域を含むDNAの断片です。

タンパク質コード領域と制御領域は、遺伝子を構成する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る。

遺伝子の制御領域には、プロモーター、エンハンサー、サイレンサーなどの塩基配列があり、これらは遺伝子の発現を制御する役割を担っている。

遺伝子は、図1に示すように染色体に含まれています。

：図1 遺伝子

生物は生殖の際に、特定の種の遺伝子一式を受け継ぐ。

遺伝子の別形態は対立遺伝子と呼ばれる。

対立遺伝子が異なると、特定の集団の生物に表現型のバリエーションが生じる。

DNAをmRNAに転写する方法

タンパク質合成とは、遺伝子に格納された情報をもとに、機能性タンパク質のポリペプチド鎖を生成する過程です。

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、ここでは対応する遺伝子内にコード化された情報をもとにmRNA分子が生成される。

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で開始される。

この結合は、原核生物、真核生物ともに、転写因子によって促進される。

真核生物のRNAポリメラーゼに関連する転写因子は、TFIIA、TFIIB、TFIID、TFIIE、TFIIF、およびTFIIHの6種類です。

RNAポリメラーゼがDNA二重らせんに結合することで、転写バブルが形成される。

RNAポリメラーゼはアンチセンスDNA鎖を3′から5′方向へ読み取る。

転写バブルは、巻き戻された2本鎖プロモーターの約14塩基からなる。

次に、相補的なRNAヌクレオチドが、転写開始点から5′-3′方向へアンチセンス鎖に付加される。

ヌクレオチドの付加は、転写終結部位で停止される。

3′末端にはポリアデニレートテイルも酵素により付加される。

転写の過程を図2に示す。

図2: 転写

RNAポリメラーゼによって合成される一次転写産物は、プレmRNAと呼ばれる。

真核生物のプレmRNAは、翻訳後修飾のRNAスプライシングで切断されるべきイントロンで構成されている。

真核生物のプレmRNAが選択的にスプライシングされることにより、1つの遺伝子から複数のタンパク質が生成される。

一般に、真核生物の遺伝子はオペロンと呼ばれる遺伝子群に組織化されている。

特定のオペロンに含まれる遺伝子は、代謝など細胞内の特定の機能を担っている。

これらのオペロンは一度に転写され、1つのmRNA分子から複数のタンパク質を産生する。

結論

タンパク質合成は、遺伝子にコードされた情報をもとに、タンパク質を生成するプロセスです。

タンパク質合成の第一段階は転写です。

転写の際に、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を合成するための翻訳が行われる。