☆ 伝令 リボ 核酸 、と、 タンパク質ら ;
☆ 三石巌 理論 ;
分子生物学からみた、 タンパク質の生合成 ;
☆ 【 タンパク質の四次の構造 】;
第一構造＝ アミノ酸の順序 ;
夕食の食膳に、 豆腐が出た、としよう。
豆腐の主な成分は、タンパク質だ。
我々が、それを、 タンパク質を、
摂取する目的で、 食ったにせよ、
何も考えずに、 食ったにせよ、
それは、 『 小腸 』 、 で、
消化・吸収され、
結局は、 体タンパク 、 に変貌する。
小腸で、 ほとんどが、残らず、
アミノ酸 、 たちにまで、 分解し、
その壁を通過して、 血潮に入り、
しかるべき組織らに、 運ばれ、
そこで、 組織に同化する、
という事だ。
アミノ酸を材料として、
新しいタンパク質が合成された訳である。
夕食に食った豆腐は、 翌朝には、
血となり、 骨となり、 筋肉となり、
脳となり、 肝臓となり、
腎臓 、 となっているだろう。
これらの器官らは、
不断の、 『 異化 』 ≒
体を構成している物らを壊す働き 、
の、 ために、
豆腐のような、
タンパク質の供給を待っているのだ。
このように考えてくると、
タンパク質の生合成は、
いかなるメカニズムによって、
実現するか、が、 問題になる。
まず、 アミノ酸 、 が、
ペプチド結合によって、つながれた形の、
化合物な、 ポリ・ペプチド 、 いや、
タンパク質 、 の具体例をとってみよう。
血液を赤く染める色素を 、
「 ヘモグロビン 」 、 という。
これは、 血色素 、 と訳される、
“ 複合タンパク ” 、 であって、
赤血球におさまっている。
複合タンパク 、とは、
アミノ酸 、 以外の、 原子、 もしくは、
原子団 、 を、ふくむ、
化学物質 、 であって、
ヘモグロビンの場合には、
鉄の化合物な、 ヘム 、 を、 もっている。
この事実は、 ただちに、
タンパク質があっても、
鉄 Ｆｅ 、 が、 なければ、
ヘモグロビンの合成が、 できない、
ことを示しているはずだ。
ところで、 ヘモグロビンは、
ポリ・ペプチドの鎖の４本が、
結合した形の化合物で、
その１本１本に、
１個のヘム 、が、くっついている。
その鎖がまた、 アルファ、 ベータ、
ガンマ、 デルタ 、 の、 ４種だ。
この鎖を構成する、 アミノ酸の数は、
アルファ 、 が、 １４１ 、
後の３つが、 １４６ 、 である。
我々な、 成人の、 ヘモグロビン 、 には、
２種があって、
１つは、 アルファ 、と、 ベータが組み、
１つは、 アルファ 、 と、
デルタ 、 が組んでいる。
☆ 胎児の、 ヘモグロビン 、 は、
これと、違い、
アルファ 、と、 ガンマ 、が組んでいる。
アルファ・ヘモグロビン 、 の、
ポリ・ペプチド鎖 、 を見ると、
アミノ酸の順序は、 次のようだ。
バリン 、 ロイシン 、 セリン 、
プロリン 、 アラニン 、
アスパラギン酸 、 リジン 、
トレオニン 、 アスパラギン・・・。
こうして、 １４１ 、の、 アミノ酸が、
続く訳だが、
そのうちの１つが違っても、
ヘモグロビンの酸素を運搬する能力に、
多少の狂いが生じる。
このアミノ酸の順序は、
タンパク質にとっても、 何よりも、
大切なものだ。
そこで、 これを、
「 タンパク質の第一構造 、 または 、
一次構造 」 、 という。
第一構造とは、
アミノ酸の順序から見た、
構造の事だ。
タンパク質の生合成の焦点は、
アミノ酸を一定の順序にならべて、
つなぐ作業になければ、ならない訳だ。
● “合成組立工場”な、 リボゾーム ;
このアミノ酸を順序に従って、
つなぐ作業をする工場は、わかっている。
それは、 細胞の中にある小器官な 、
―「 リボゾーム 」 、 だ。
このものは、 細胞の中心にある、
核につながった、 ミクロゾーム 、
または、 小胞体 、
という名の、 小器官の表面に、
“ごま” 、 を、 まぶしたような具合に、
ちらばっている。
リボゾーム 、は、
雪だるまのような形をした顆粒だ。
小胞体には、
リボゾーム 、 を、 まぶした物と、
そうでない物、 との、 ２種がある。
前者を、 「 粗面小胞体 」 、
後者を、 「 滑面小胞体 」 、 という。
粗面小胞体は、 ゴマ、がついて、
粗面になっているのだ。
ポリ・ペプチドの鎖 、たちは、
粗面小胞体の上の、 リボゾーム 、 たち、
によって、 合成される。
では、 タンパク質の第一構造とよばれる、
アミノ酸の順序は、
何が、決めるのだろうか。
『 リボゾーム 』 、 には、
その順序を、
暗号で書きこんだ、
テープのような物が、 送られてくる。
☆ テープ・レコーダーには、
録音テープの音を再生する役目の、
“ ヘッド ” 、 が、 あるが、
リボゾーム 、 は、
ヘッドのような役割をする。
テープは、 ヘッドに吸い寄せられて、
用が、すめば、 去る。
生体の場合、
録音テープに相当するものを 、
「 メッセンジャー ＲＮＡ 」 ≒
伝令 リボ 核酸 、
という。
ＲＮＡ 、は、
「 リボ 核酸 」 、 への異名である。
メッセンジャー ＲＮＡ 、は、
タンパク質の第一構造のメッセージを、
たずさえて、 小胞体まで、やってくる。
メッセンジャー ＲＮＡ 、のことを、
「 ｍＲＮＡ 」 、 と記す、
約束になっている。
ｍＲＮＡ 、の、 テープ 、は、
リボゾーム 、を、 １通過しただけで、
ちぎられてしまう事もあるが、
何回も繰り返して、使われる事もある。
☆ ヘモグロビンの場合は、
何日も、 使われる。
● ＤＮＡの遺伝情報 ;
では、 ｍＲＮＡ 、 のもつ、
メッセージの発信者は、
どこにいるのだろうか。
それは、 細胞の中にある、
核の中の染色体にかくれている、
「 ＤＮＡ 」 、 という、 分子だ。
ＤＮＡ 、は、
「 デオキシリボ核酸 」 、
への、 略称だ。
遺伝子 、とも、 言われる、
ＤＮＡ 、は、
タンパク質の服をきて、
染色体におさまっている、
二重らせん形の、 長い長い分子だ。
ここに、 タンパク質の第一構造の、
暗号文があって、
ｍＲＮＡ 、 は、 それを写しとり、
粗面小胞体 、 を通って、
リボゾーム 、 にたどりついたのだ。
我々の血が、赤いのは、
ヘモグロビンがある為だ。
我々の両親の血も、赤い。
我々は、 ヘモグロビンのそのものを、
親から、もらったのではなく、
その製法を、親から教えてもらったのだ。
親は、 その製法を、 暗号で 、
ＤＮＡ 、 に刻みつけて、
それを、 子に伝えたのだ。
生体に備わる、 すべての要素、ら、
すなわち、 体形から、
生理機能にいたるまでの、
すべての要素らは、
多少の変化はあるにしても、
親ゆずりだ。
遺伝である。
そして、 遺伝情報の担い手を 、
「 遺伝子 」 、 という。
遺伝子は、 ＤＮＡ分子上にあったのだ。
ＤＮＡ分子は、 ひじょうに長い。
その長い分子らの中に、
多くの遺伝情報らが、こめられている。
１つのＤＮＡ分子の中らに、
いくつもの遺伝情報の暗号文らが、
つながって、おさめられている訳だ。
ヘモグロビン 、 を作らなければ、
ならなくなると、
ＤＮＡ 、な、 分子の中の、
ヘモグロビン 、 の製法を記した部分の、
暗号 、 が、 転写される。
ｍＲＮＡ 、 は、 転写暗号をたずさえ、
核を出て、
リボゾーム 、 へゆく、段取りとなる。
リボゾーム 、 には、
アミノ酸を、 １個ずつを、かついだ、
運び屋がいる。
リボゾームに、たとえば、
バリンの暗号部が吸着した状態になると、
バリンをかついだ運び屋が、 そこへきて、
バリン 、を、 置いてゆく。
運び屋のことを 、
「 トランスファー ＲＮＡ 」 ≒
転移 リボ 核酸 、 といい、
これを、 「 ｔＲＮＡ 」 、 と記す。
ｔＲＮＡ 、 は、 アミノ酸と結合した、
ＲＮＡ 分子 、 だ。
バリン 、 の次に、
リボゾームに吸い寄いよせられる暗号が、
ロイシン 、 を、 指し示すもの 、
だった、 としよう。
すると、 ロイシン 、 をかついだ 、
ｔＲＮＡ 、が、
リボゾーム 、 の所にきて、
すでに、かつぎこまれてある、
バリン 、に接して、 ロイシン 、 を置く。
これで、 バリンに、 ロイシンが、
つながるのだ。
このようにして、
バリン、と、 ロイシンの次に、 セリン 、が、
そして、 プロリン 、 が、
という順序で、つながれば、
アルファ・ヘモグロビン 、が、
できあがってゆく訳だ。
以上の事実からして、
タンパク質の第一構造を記憶した遺伝子、
すなわち、 「 構造遺伝子 」 、の、
存在が、想像される。
ヘモグロビン 、 について、いえば、
成人の場合においては、
それを構成する、 ペプチド鎖 、 は、
アルファ、ベータ、デルタ 、の、
３種も、なければ、ならないが、
それぞれに、 第一構造、 すなわち、
アミノ酸の順序が違うのであるから、
構造遺伝子 、も、 ３種が、あるはずだ。
この３つの暗号らは、 たぶん、
１本のテープへ一緒に入っているだろう。
そのテープの名は、 ｍＲＮＡ 、だが、
１つの、 ｍＲＮＡ 、に、
２０も３０も、 暗号文らが記録される、
ことがある。
☆ ヘモグロビン 、の場合においては、
３つのペプチド鎖たちが、 同時に、
必要なのだから、
これらを、 １連の暗号文として、
つなぐ方が、 好都合だろう。
しかし、 現実の要求からすると、
アルファ 、が、 ５０ ％ 、
ベータ 、が、 ４７．５ ％ 、
デルタ 、が、 ２．５ ％ 、 で、
なければ、ならないから、
事情は、 余り、単純ではない。
これと比べると、
毛髪のような物は、 単純だ。
その構造を見ると、
表皮、 中質、 髄の、
３つの部分らがあり、
そこに、 色素メラニン 、 がある。
それらが、 同時に、作られなければ、
黒い毛は、伸びない訳だ。
すると、 少なくとも、
これらに対応する、
４つの構造遺伝子ら、が、 つながって、
１つの 、 ｍＲＮＡ 、に、
収まっていなければ、ならないだろう。
毛髪を構成する、 ４つの物質らを見ると、
表皮、中質、 髄、の、 ３者は、
タンパク質であるが、
メラニン 、 は、 タンパク質ではない。
したがって、
リボゾーム 、 で、作られる物は、
メラニン 、 ではなく、
それを合成する、 タンパク質である、
酵素 コウソ
、 でなければ、ならない。
ビードル・テータムの法則では、
１遺伝子で、 １酵素 コウソ 、とするが、
厳密にいえば、
１遺伝子で、 １タンパク 、 の方が、
正しいだろう。
ここに示した例では 、
遺伝子は、 構造タンパク 、 と、
酵素タンパク 、とへの、
暗号を担っている。
【 三石巌 高タンパク健康法
（ 絶版 ） Ｐ８０～Ｐ８８ より抜粋 】
https://www.facebook.com/tokumi.fujikawa/posts/1444454465670873
☆ 遺伝情報らの転写の時に、
短い RNA 、 が作られる、 仕組みを解明！
山口 雄輝 氏 ;
Nature ダイジェスト Vol. 11 No. 10 | doi : 10.1038/ndigest.2014.141020
遺伝子の情報は、 一旦は、 m RNA ≒
伝令 リボ 核酸 、
に写し取られるが、
m RNA 、は、
「 ただ写し取られた 」
ものでは、 ない。
伝令 リボ 核酸 、 な、
m RNA 、 は、
作られる過程で、
不要な部分が、切り取られたり、
その末端に、特定の配列が付加されたりする、
などの、 加工を受ける。
山口雄輝教授は、
山本淳一研究員と共に、 作られる、 RNA
≒ リボ 核酸 、 の、
長さを適切に制御する、
仕組みを発見した。
この発見は、
RNA の長さは、
遺伝子、 とも言う、
デオキシリボ 核酸 、 な、 DNA 、 に、
刻み込まれている、
と、 されていた、
従来の概念を覆すものだ。
–– Nature ダイジェスト：
東京工業大学で学ばれ、
一貫して、 RNA 、を、
研究対象にされていますね。
☆ 山口氏： はい、学生として、
RNA 、 の、 転写反応を解析していた、
半田宏教授 （ 現 東京医科大学特任教授 ）
の研究室に入り、 学位の取得後も、
東工大に残り、 教授の退官後は、
私が、 研究室を引き継ぎ、現在に至ります。
遺伝情報が機能を発揮するには、
遺伝子らの配列と、 相補的な、
m RNA 、 が合成されなくてはなりません。
この仕組みを、 「 転写 」 、 といい、
RNA 、 を作り始める、 「開始段階」、
合成して伸ばす、 「 伸長段階 」、
合成をやめる「終結段階」からなります。
このうち、 開始については、
約 ３０年前から、 研究が始まっています。
今では、 遺伝子の転写開始領域
（ プロモーター ） 、に、
ＲＮＡ ポリメラーゼ
（ ＲＮＡ ポリメラーゼ II ） 、
と、 いくつかのタンパク質らが、
セットされると、
そこに、 ヌクレオチド 、 が、
取り込まれるようになり、
m ＲＮＡ 、 の合成が開始される、
といった事が、 分かってきました。
ただし、 伸長と終結については、
分かっていませんでした。
遺伝子らの発現のスイッチは、
開始段階で、 制御されており、
伸長段階は、 重要ではない、
と、 されていたからです。
教科書でも、 ほとんど、
触れられていませんでした。
＠ 核酸の種類には、
ＤＮＡ 、と、 ＲＮＡ 、 とが、ある。
ＲＮＡ 、は、 「 リボ 核酸 」 、 といい、
ＤＮＡ 、 との違いは、
糖と一部の塩基 、にある。
ＲＮＡ 、 の構成単位は、
「 ヌクレオチド 」 、 で、 これは、
ＤＮＡ 、 と、 同じだ。
ただ、 この、 ヌクレオチド 、は、
リン酸と糖と塩基で、できているが、
ＤＮＡの糖は、
デオキシリボース 、で、
ＲＮＡ 、では、 「 リボース 」 、 だ。
※
「 デオキシ 」 、 というのは、
「 デ 」 （ 取り除いた ） 、
「 オキシ 」（ 酸素 ） 、 で、
「 酸素を取り除いた 」 、
という意味になるので、
リボース 、 から、 酸素 Ｏ 、
を、 とったもの、 という事になる。
2’の位置の、 ヒドロキシ基を、
水素に置きかえているのと、 同じだ。
塩基は、 どちらも、 ４種類だが、
ＲＮＡ 、 の塩基は、
Ａ：アデニン
Ｕ：ウラシル
（ ＤＮＡの、 チミン（Ｔ）に対応 ）。
Ｇ；グアニン
Ｃ：シトシン
、と、 なっている。
ＤＮＡ 、は、 二重らせん構造だが、
ＲＮＡ 、は、 「 一重らせん構造 」 、だ。
☆ ＲＮＡ 、 には、
遺伝情報らをもとに、
形質らを発現する過程において、
それぞれに異なった、
重要な働きをしている、 ３種類がある。
① ｍ ＲＮＡ （ 伝令 ＲＮＡ ）
メッセンジャー ＲＮＡ ;
ＤＮＡ 、 の、 塩基配列を転写して、
ＤＮＡ 、 の情報らを、
細胞の膜の内側を占める、
細胞質の、 リボソーム 、 に伝える、
働きをしている。
※
「 転写 」 、 とは、
ＤＮＡ 、の、 遺伝情報らが、
ＲＮＡ 、 に写し取られる過程をいう。
② ｔ ＲＮＡ （ 転移 ＲＮＡ ）
トランスファー ＲＮＡ ;
ｍ ＲＮＡ 、からの情報にしたがって、
タンパク質を成す、 材料な、
アミノ酸 、 を運ぶ、働きをする。
③ ｒ ＲＮＡ （ リボソーム ＲＮＡ ） ;
タンパク質とともに、
リボソーム 、 を構成し、翻訳の場となる。
※
「 翻訳 」 、 とは、
ｍ ＲＮＡ 、 の、 塩基らの配列が、
「 アミノ酸 たち の 配列 」 、 に、
読みかえられる、 過程をいう。
☆ 真核細胞の遺伝情報の転写 ;
真核細胞と原核細胞とでは、
転写、と、 翻訳の過程が、 違っている。
先ずは、 真核細胞のしくみを、
きっちり見ておく事にする。
☆ 転写のしくみ ;
転写の際も、 複製の場合と同じように、
元からある、 ＤＮＡ 、が、鋳型になる。
その、 ＤＮＡ 、 の、 塩基配列と、
相補的な、 塩基配列を待つ、
ＲＮＡ 、が、作られる事になる。
☆ 転写の際の塩基の対応は、
ＤＮＡの塩基、 Ａ，Ｔ，Ｃ，Ｇ 、
に対し、
ＲＮＡの塩基は、 Ｕ，Ａ，Ｇ，Ｃ 。
ＤＮＡ 、 の複製と違うのは、
Ａ （ アデニン ） 、 に対する、 塩基が、
Ｔ（ チミン ） 、 ではなく、
Ｕ （ ウラシル ） だ、 という事だ。
ＤＮＡ 、 は、 ２本鎖でできた、
二重らせん構造になっているが、
その、 ２本の鎖たちの内の、 どちらが、
転写されるかは、 決まっている。
転写される鎖を、 「 アンチセンス鎖 」 、
といい、
転写されない鎖を、
「 センス鎖 」 、 という。
※
ＤＮＡの２本鎖のうちで、
伝令 リボ 核酸 、 な、 ｍ ＲＮＡ 、
と、 同じ塩基配列を、
センス鎖 、 といい、
Ｔは、 Ｕに置き換わった配列をしている。
一方で、 ｍ ＲＮＡ 、への、
合成の鋳型となる、 鎖 、 を、
アンチセンス鎖 、 というが、
実際に、 転写に使われるのは、
アンチセンス鎖 、 だ。
転写の過程としては、
ＤＮＡ 、 の、 特定の部分で、
水素結合が切れて、
二重らせん、が、 ほどける。
すると、
転写への目印となる、 塩基配列である、
「 プロモーター 」 、 の部分に、
基本転写因子 、と、
タンパク質な、 ＲＮＡ ポリメラーゼ
（ ＲＮＡ 合成 酵素 ） 、 が、
結合して、 転写を開始する。
ＲＮＡ 、 への合成では、
ＤＮＡの複製のときのように、
プライマー 、 は、 必要としない。
ＲＮＡ ポリメラーゼ 、は、
鋳型となる、 ＤＮＡ 、 の塩基配列を、
移動しながら、 写し取り、
ＲＮＡを、 その、 5’の位置から、
3’の位置の方向に、
端から順に、 連結して、
ヌクレオチド鎖 、 を作る。
この過程、を、 『 転写 』 、 という。
転写が終了した部分から、
ＤＮＡ 、は、 元の、
二重らせん構造にもどるので、
元の、 ＤＮＡ 、は、 変化しない。
☆ 遺伝情報らの転写は、
ＤＮＡ上の、 終了を意味する、
塩基配列まで、 続き、終了する。
ＲＮＡ 、 への合成が終われば、
ＲＮＡ ポリメラーゼ 、 は、
ＤＮＡ 、 から、 はずれる。
☆ スプライシング ;
真核細胞では、
ＤＮＡ 、 の塩基配列の中に、
遺伝子として、 働く、
「 エキソン 」 、 と、
遺伝子として、 働かない、
「 イントロン 」 、 が含まれている。
転写によってできた、
ＲＮＡ 、 から、
イントロンを除去する過程を、
「 スプラシイシング 」 、 といい、
スプラシイシングの処理後の、
ＲＮＡ 、 が、 ｍ ＲＮＡ 、 となる。
☆ 選択的スプライシング ;
スプライシングの過程で、
取り除く、イントロンの部分が異なると、
できてくる、 ｍ ＲＮＡ 、の、
塩基らの配列は、 違ったものになる。
この事を、 選択的スプライシング 、
という。
どちらにしても、
スプラシイシング 、 によって、
イントロンの部分は、無くなるが、
どこで、 エキソン 、 をつなぐか、で、
違った、 タンパク質が作られる。
☆ 真核細胞の翻訳のしくみ ;
タンパク質らの各々への合成は、
細胞質の、 リボソーム上で行われる。
リボソーム 、は、 細胞小器官の１つで、
だるま型をしている。
☆ ｍ ＲＮＡ 、 の塩基配列は、
３個で、 １つの、 アミノ酸を指定する。
この、 ＤＮＡ 、 の塩基配列の、
３つで、 １つの、 アミノ酸を指定する、
という説を、
「 トリプレット説 」 、 というが、
トリプレットのうちの、
伝令 リボ 核酸 、 な、
ｍ ＲＮＡ 、 の物を、
「 コドン 」 、
転移 リボ 核酸 、な、
ｔ ＲＮＡ 、 の物を、
「 アンチコドン 」 、 という。
遺伝子らを包んである、
核膜孔から、 細胞質にでた、
ｍ ＲＮＡ 、は、
リボソーム 、 と結合する。
リボソーム 、は、
ｍ ＲＮＡ 、の、 遺伝情報を成してある、
コドン 、 を読み取り、
コドン 、 に対応する、 アミノ酸 、 を、
転移 リボ 核酸 、 な、 ｔ ＲＮＡ 、
に運んでこさせる。
ｔ ＲＮＡ 、 は、 コドン 、 に対応する、
アンチコドン 、 を持っていて、
指定された、 アミノ酸 、 を運んできた、
ｔ ＲＮＡ 、 は、
アンチコドン 、 の部分で、
コドン 、 と結合し、
リボソーム 、 に、
アミノ酸 、 を渡してから、
ｍ ＲＮＡ 、 から、 はずれる。
☆ リボソーム 、は、
アミノ酸どうしを、 ペプチド結合させ、
これを繰り返すことで、
ＤＮＡ 、 のもつ、 遺伝情報である、
塩基配列 、 に、 したがった、
タンパク質が、 合成される。
この過程を、 「 翻訳 」 、 という。