☆ 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 トウ ≒
Ｃ １２ Ｈ ２２ Ｏ １１ 、 など 、と 、
一部の塩基 エンキ ≒
水素 Ｈ 、 の、 原子、 から、
負電荷な、 電子、 が、 引き離されて、
成る、 正電荷な、 水素 Ｈ イオン 、
を、 引き寄せ得る、 態勢にある物 、
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 サンソ 、 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 ≒
- ＯＨ 、 を、
水素 Ｈ 、 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、
細胞質にいる、 リボソーム 、 らに伝える、
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 、からの情報らにしたがって、
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 Ｈ 、 の内外の、 より、余計に、
正電荷にされた、 側と、
より、 負電荷にされた、側との結びつきな、
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 コウソ ） 、 が、
結合して、 転写を開始する。
ＲＮＡ 、 への合成では、
ＤＮＡ 、 の複製の時のように、
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 、にある、 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の後の、
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 、 らにおいて、
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、
塩基 、 の、 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、
核膜の孔 アナ 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。