[Bio-Edu] 遺伝子 – 生体内におけるDNAからタンパク質の合成 ・基礎知識 – [2020/06/13]

ID2216

遺伝子

遺伝子組換え技術を知るには、遺伝子の知識が必要だ。基礎知識について以下記載した。

遺伝子からタンパク質まで

細胞核にはDNAがあり、その遺伝子が働く時、mRNAに変換されます。mRNAは、タンパク質の鋳型となってタクパク質が合成されます。

• 細胞
  • 核 {染色体;
  • chromosomes →
  • (unpackaging) →
  • Nucleosome structure (Histone + DNA; 構造を意味する = genome; 全遺伝子情報を意味する) →
  • スプライシング (必要な遺伝子のみを取り出す工程) →
  • gene (遺伝子) →
  • DNA(と呼び変える) →
  • (RNA polymerase, by Transcription )→
  • mRNA} → (核からmRNAが飛び出る)
  • mRNA →
  • 細胞質
  • 細胞質 {mRNA →
  • Ribosome (tRNAとAmino Acid, rRNA(ribosomal RNA), RibosomeはERに付着している )でタンパク質合成, by Translation ) →
  • protein →
  • ER; 小胞体 (folding, glycosylation ) →
  • Golgi body (de-mannosylation, fucosylation, galactosylation and sialylation) }

遺伝子 (gene)はDNAであり、それを鋳型として転写酵素 (RNA polymerase)によりmRNAが合成される。RNAの場合は、構成ヌクレオチドは、DNAの場合の 「T」が、「U」に置き換わる。

構成物質

以下の示すヌクレオチドは、A(or U)はT、GはCと結合します。この相補性が鋳型となる基本機能となって働いています。

DNAを構成するプリン塩基、即ちヌクレオチドは4種類

• A アデニン
• T チミン
• G グアニン
• C シトシン

mRNAを構成するプリン塩基も4種類(AがUに替わる)

• U ウラシル
• T チミン
• G グアニン
• C シトシン

コドン

開始コドン

一般的にメチオニン(AUG)が開始コドンである

終止コドン

対応するアミノ酸(とtRNA)が存在しないコドン。一般的に以下の3つがある。

• UAA（オーカー）
• UAG（アンバー）
• UGA（オパール）

翻訳の場所

細胞内にあるリボソームの中でmRNAからproteinへの翻訳が行われる。

希少なコドン

プリン塩基(U, T, G, C)の3の組み合わせでコドンが作られます。最も多い種類のコドンで同じアミノ酸を作れたり、1つのコドンでしかそのアミノ酸を作れなかったり、アミノ酸によって異なっています。プリン塩基はコドンの原材料、コドンは、アミノ酸の原材料です。原材料は、生体に依存しています。原材料が枯渇することもあります。

6種のコドンで作ることができるアミノ酸は、Arg, Leu, Ser, の3つです。この3種類のアミノ酸は、これらを作る原材料であるプリン塩基が枯渇しにくいと言えます。一方、生体には沢山必要としているとも言えます。

一方1種類のコドンでしか作ることができないアミノ酸は、Metです。Metの場合は、枯渇しやすい/少量でしか必要でない、と言えます。

残りのアミノ酸は、コドン種が2種類、3種類、4種類で作ることができます。

まとめると、1種類、2種類、3種類、4種類、および6種類のコドンでアミノ酸は作られます。

アミノ酸コドン

厳密には、(mRNAの)コドンがアミノ酸なのではなく、コドンがアミノ酸に変換されることを意味します。コドンに相補的に一致するtRNAがアミノ酸を結合して連れてきます。これがアミノ酸への変換です。

3文字記号	1文字記号	呼称 (link to wikipedia)	コドン
Ala	A	アラニン	GCU、GCC、GCA、GCG
Arg	R	アルギニン	CGU、CGC、CGA、CGG、AGA、AGG
Asn	N	アスパラギン	AAU、AAC
Asp	D	アスパラギン酸	GAU、GAC
Cys	C	システイン	UGU、UGC
Gln	Q	グルタミン	CAA、CAG
Glu	E	グルタミン酸	GAA、GAG
Gly	G	グリシン	GGU、GGC、GGA、GGG
His	H	ヒスチジン	CAU、CAC
Ile	I	イソロイシン	AUU、AUC、AUA
Leu	L	ロイシン	UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG
Lys	K	リシン	AAA、AAG
Met	M	メチオニン	AUG
Phe	F	フェニルアラニン	UUU、UUC
Pro	P	プロリン	CCU、CCC、CCA、CCG
Ser	S	セリン	UCU、UCC、UCA、UCG、AGU、AGC
Thr	T	トレオニン	ACU、ACC、ACA、ACG
Trp	W	トリプトファン	UGG
Tyr	Y	チロシン	UAU、UAC
Val	V	バリン	GUU、GUC、GUA、GUG
—	開始コドン	AUG、(AUA)、(GUG)
—	終止コドン	UAG、UGA、UAA

遺伝情報の発現、転写と翻訳 ～　転写 ＞ なぜ直接DNAから蛋白質を作らないのか?

https://www.nig.ac.jp/museum/genetic/03_c.html

コドン – ウィキペディア より

https://ja.wikipedia.org/wiki/コドン

リボソーム　- ウィキペディア

https://ja.wikipedia.org/wiki/リボソーム

DNAからタンパク質に変換

以下の動画は、染色体のDNAがmRNAに変換され、細胞質にあるRibosomeというタンパク質でできた装置とtRNAによりタンパク質が合成される様をわかりやすく3D動画で説明されています。

編集履歴
2020/01/13 はりきり(Mr)
2020/06/13 追記(希少なコドン)
2021/10/30 文言整備

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