遺伝子の転写と翻訳 ～遺伝子の発現③～
目次
１つ前の記事「ＲＮＡの構造その合成(転写)」
目次
１：遺伝子の転写と翻訳
遺伝子の発現は、
①遺伝子の転写
②翻訳
の２つ過程からなります。
遺伝子というのは、
ＤＮＡの塩基配列のうち
タンパク質を合成する情報を
担っている領域
のことでしたね。
→「遺伝子って？～遺伝子発現①」
つまり、
遺伝子の転写では
ＤＮＡの塩基配列のうち
タンパク質を合成する情報を
担っている領域が
ＲＮＡに写し取られるのです。
遺伝子が転写されて
できたＲＮＡのことを
ｍＲＮＡ(メッセンジャーＲＮＡ)
※伝令ＲＮＡともいう
といいます。
ｍＲＮＡの塩基配列は
単に遺伝子の塩基配列を
写し取っているだけではなく、
タンパク質をつくるための
情報も写し取っています。
ｍＲＮＡは、次の段階
翻訳に進みます。
翻訳というのは、
ｍＲＮＡの塩基配列にもとづいて
タンパク質が合成される過程
のことです。
タンパク質は
多数のアミノ酸が鎖状に並び
つながった物質です(下図)。
アミノ酸の並びのことを
アミノ酸配列とよびます。
※短編記事「タンパク質」
翻訳の過程では、
ｍＲＮＡの”塩基配列”にもとづいて
タンパク質の”アミノ酸配列”が
つくられるのです。
翻訳ではまず、ｍＲＮＡの所へ
アミノ酸が１つずつ運ばれてきます。
それは、アミノ酸の
いわば “運び屋” によって
行われます。
運び屋の名前は、
ｔＲＮＡ(トランスファーRNAと読む)
※運搬RNA、転移RNAともいう
といいます。
ｔＲＮＡは、ＲＮＡの一種で
ＲＮＡのヌクレオチド鎖が
折れ曲がった作りをしています。
その作りの中に
アミノ酸を１個だけ結合させて
ｍＲＮＡの所へ運ぶことが
できるのです(下図)。
ピザを運ぶドローンみたい。
アミノ酸を運ぶ
ｔＲＮＡは
ｍＲＮＡと結合します。
すると、
今運ばれてきたアミノ酸と
すでにｍＲＮＡに結合していた
隣のｔＲＮＡのアミノ酸とが
横並びになります。
そして、隣り合った
アミノ酸同士が結合します(下図)。
この過程が繰り返されて
アミノ酸同士が次々と結合します。
アミノ酸を結合し終えたｔＲＮＡは
その都度、ｍＲＮＡから離れます(下図)。
翻訳が終わると
タンパク質のアミノ酸配列が
できるのです(下図)。
※実際のアミノ酸配列は
もっと長い。
ここで１つ思い出してほしいのは、
遺伝子には様々なものがあり、
それぞれ異なるタンパク質の情報を
担っているという事です。
※「遺伝子って？」
遺伝子の塩基配列が異なれば、
それを写し取ったｍＲＮＡの
塩基配列も異なり、
それを翻訳して出来た
タンパク質のアミノ酸配列も
異なるのです。
どのようにして、
ｍＲＮＡの塩基配列は
それに応じたアミノ酸配列に
翻訳されるのでしょうか？
２：コドンとアンチコドン
ｍＲＮＡの塩基配列は
例えば以下のようなものです。
ＧＵＵＡＡＧＣＡＡ
一方、アミノ酸配列は
バリン、リシン、グルタミン
のようにアミノ酸が並びます。
まるで暗号のような
ｍＲＮＡの塩基配列は、
どのようなルールでアミノ酸に
置き換えられるのでしょう？
それは、
ｍＲＮＡの塩基配列は
３つの連続した塩基の並び
によって、１つのアミノ酸を
指定している
というルールです。
塩基の並びの順番が大切です。
普通、左側を１番目の塩基として
書きます。
例えば、
ＣＡＡという塩基の並びは、
グルタミンという
アミノ酸を指定します。
でも、ｔＲＮＡはどうやって
ｍＲＮＡの３つの塩基の並びが
指定する通りにアミノ酸を
持ってくるのでしょうか？
今説明した、
ｍＲＮＡにおいて
１つのアミノ酸を指定する
３つの連続した塩基の並びのことを
コドン
といいます。
一方で、
ｔＲＮＡの構造の中には、
コドンと相補的に結合できる
３つの連続した塩基の並び
(アンチコドンという)
があるのです。
そして、ｔＲＮＡは
アンチコドンに対応した特定の
アミノ酸と結合し、運ぶのです。
例えば、
コドン(ＣＡＡ)と相補的に結合できる
アンチコドン(ＧＵＵ)をもつｔＲＮＡは
グルタミンと結合します(下図)。
そして、コドン(ＣＡＡ)の場所へ
運ぶのです(下図)。
このようにして
ｍＲＮＡの塩基配列に対応した
アミノ酸配列をもつ
タンパク質が合成されるのです。
３：遺伝暗号表、開始コドン、終止コドン
コドンと、コドンが指定する
アミノ酸との対応関係をまとめた
表のことを 遺伝暗号表 といいます(下図)。
アミノ酸は全部で
２０種類であるのに対して、
コドンは全部で
６４種類もあります。
６４種類ってどういうこと？
ｍＲＮＡの塩基は４種類あって
その塩基３つの並びで
コドンができています。
計算上、
塩基３つの並び方は全部で
４×４×４＝６４(通り)
です。
そして実際にも
６４種類のコドンが
存在しているのです。
アミノ酸は２０種類だから、
コドンが余るような・・・。
コドンの種類が違っても
同じアミノ酸を指定する、
という場合がほとんどなのです。
例えば、異なるコドン
ＣＣＵ、ＣＣＣ、ＣＣＡ、ＣＣＧは
いずれも同じプロリンという
アミノ酸を指定します(下図)。
なるほど。
でも、この表を覚えるのは
とても大変だなぁ！
共通テスト対策としては、
この表を丸暗記する
必要はありません。
①遺伝暗号表の読み方に慣れる。
②開始コドンと終止コドンの
働きを覚える。
の２つは、クリアしましょう。
①遺伝暗号表の読み方に慣れる
表の読み方を知って
確認問題を解いておきましょう。
遺伝暗号表は、
左端にコドンの１番目の塩基、
上側に２番目の塩基、
右端に３番目の塩基、
が分けて書いてあります。
例えば、
１番目の塩基がＧ、２番目がＡ、
３番目がＡの部分を見ると、
ＧＡＡに当たります(下図)。
では、コドン(ＵＡＣ)が指定する
アミノ酸は何でしょうか？
・・・・・・・・・・・・
正解は、チロシンです。
確認問題も解いて
慣れて行きましょう。
②開始コドンと終止コドンの
働きを覚える。
ＡＵＧというコドンは
メチオニンというアミノ酸を
指定するのですが、
それに加えて
翻訳の開始も指定する
場合があるのです。
メチオニンを指定すると同時に
翻訳の開始も指定する
ＡＵＧのことを
開始コドン
といいます(下図)。
例えば、
以下のようなｍＲＮＡの
塩基配列があるとしましょう。
ＣＡＵＧＧＧＣＡＡＧＧＵ
左から２番目の塩基(Ａ)から始まる
ＡＵＧが開始コドンだとします。
この時、
ｔＲＮＡが開始コドン(ＡＵＧ)に
メチオニンを運び、ここから翻訳が
スタートするのです。
すなわち、
ＡＵＧ ＧＧＣ ＡＡＧ ・・・
という順でコドンの
翻訳が進みます(下図)。
なお、翻訳の開始を指定しないＡＵＧは、
開始コドンでは無く、ただのコドンです。
終止コドンは
翻訳の終了を指定する
コドンであり、
ＵＡＡ、ＵＡＧ、ＵＧＡ
の３つがあります。
終止コドンは、
アミノ酸を指定しません(下図)。
例えば、ｍＲＮＡの翻訳中に
ＵＡＡが出てくると、
そこにはアミノ酸が運ばれず
翻訳がストップするのです(下図)。
こうして特定の遺伝子から
特定のタンパク質が合成されるのです。
確認問題
遺伝子が転写されてできる
ＲＮＡのことを(①：ｔＲＮＡ、ｍＲＮＡ)、
アミノ酸を運搬する
ＲＮＡのことを(②：ｔＲＮＡ、ｍＲＮＡ)
という。
翻訳の過程では、
ｍＲＮＡの塩基３つの並びで
１つのアミノ酸を指定しており、
これを(③：コドン、アンチコドン)という。
ある遺伝子の塩基配列の一部が
以下であったとする。
ＣＣＧＴＡＧＡＡＴ
この塩基配列が全て転写されると、
ｍＲＮＡの塩基配列は
④
ＧＧＣＡＵＣＵＵＡ
ＧＧＣＡＴＣＴＴＡ
ＣＣＧＴＡＧＡＡＴ
ＧＧＣＵＴＣＴＴＵ
となる。
あるｍＲＮＡの塩基配列が
ＣＣＣ ＵＡＵ ＵＧＧだった。
この配列が左側から翻訳される場合、
ＵＧＧは、
(⑤チロシン、トリプトファン、プロリン)に
翻訳される。
※下の遺伝暗号表を参考にしなさい。
また、ＵＡＵは、
(⑥チロシン、トリプトファン、プロリン)に
翻訳される。
コドン(ＵＡＵ)に結合する
ｔＲＮＡのアンチコドンは、
(⑦：ＡＵＡ、ＵＡＵ、ＡＴＡ)
である。
解答
遺伝子が転写されてできる
ＲＮＡのことを(①：ｍＲＮＡ)、
アミノ酸を運搬する
ＲＮＡのことを(②：ｔＲＮＡ)
という。
翻訳の過程では、
ｍＲＮＡの塩基３つの並びで
１つのアミノ酸を指定しており、
これを(③：コドン)という。
ある遺伝子の塩基配列の一部が
以下であったとする。
ＣＣＧＴＡＧＡＡＴ
この塩基配列が全て転写されると、
ｍＲＮＡの塩基配列は
④
ＧＧＣＡＵＣＵＵＡＧＧＣＡＴＣＴＴＡ
ＣＣＧＴＡＧＡＡＴ
ＧＧＣＵＴＣＴＴＵ
となる。
あるｍＲＮＡの塩基配列が
ＣＣＣ ＵＡＵ ＵＧＧだった。
この配列が左側から翻訳される場合、
ＵＧＧは、
(⑤トリプトファン)に
翻訳される。
また、ＵＡＵは、
(⑥チロシン)に
翻訳される。
コドン(ＵＡＵ)に結合する
ｔＲＮＡのアンチコドンは、
(⑦：ＡＵＡ)
である。
※RNAなのでチミン(T)でなく
ウラシル(U)。
