分子生物学のセントラルドグマは、遺伝子の情報の流れは DNA遺伝コード に 中間RNAコピー そして次に タンパク質 コードから合成。 教義の根底にある重要なアイデアは、1958年に英国の分子生物学者フランシスクリックによって最初に提案されました。
1970年までに、RNAが元のDNA二重らせんから特定の遺伝子のコピーを作成し、コピーされたコードからタンパク質を生成するための基礎を形成することが一般的に受け入れられるようになりました。
遺伝暗号の転写を介して遺伝子をコピーし、コードをアミノ酸の鎖に翻訳することによってタンパク質を生成するプロセスは、 遺伝子発現. 細胞といくつかの環境要因に応じて、特定の遺伝子が発現し、他の遺伝子は休眠状態のままです。 遺伝子発現は、生物の細胞と器官の間の化学信号によって支配されています。
の発見 選択的スプライシング と呼ばれるDNAの非コード部分の研究 イントロン 生物学のセントラルドグマによって記述されたプロセスは、当初想定されていたよりも複雑であることを示しています。 シンプル DNAからRNA、タンパク質の配列には、生物が変化する環境に適応するのに役立つ分岐とバリエーションがあります. 遺伝情報がDNAからRNA、そしてタンパク質へと一方向にのみ移動するという基本的な信条は、挑戦されていないままです。
タンパク質にエンコードされた情報は、元のDNAコードに影響を与えることはできません。
DNA転写は核で起こります
ザ・ DNAらせん 生物の遺伝情報をコード化するものは、真核細胞の核にあります。 原核細胞は核を持たない細胞なので、 DNA転写、翻訳およびタンパク質合成はすべて、同様の（しかしより単純な）細胞質を介して行われます。 転写/翻訳プロセス.
に 真核細胞、DNA分子は核を離れることができないため、細胞は遺伝子コードをコピーして、細胞外の細胞内でタンパク質を合成する必要があります。 核. 転写コピープロセスは、と呼ばれる酵素によって開始されます RNAポリメラーゼ そしてそれは次の段階を持っています：
- 印心. RNAポリメラーゼは、DNAらせんの2本の鎖を一時的に分離します。 2本のDNAらせん鎖は、コピーされる遺伝子配列のいずれかの側に付着したままです。
コピー。 RNAポリメラーゼは、DNA鎖に沿って移動し、鎖の1つに遺伝子のコピーを作成します。
スプライシング。 DNA鎖には、と呼ばれるタンパク質コード配列が含まれています エクソン、およびタンパク質生産に使用されない配列はと呼ばれます イントロン. 転写プロセスの目的はタンパク質合成用のRNAを生成することであるため、遺伝暗号のイントロン部分はスプライシングメカニズムを使用して破棄されます。
第2段階でコピーされたDNA配列には、エクソンとイントロンが含まれており、メッセンジャーRNAの前駆体です。
イントロンを取り除くには、 プレmRNA ストランドはイントロン/エクソン界面で切断されます。 ストランドのイントロン部分は円形構造を形成し、ストランドを離れ、イントロンの両側からの2つのエクソンが結合できるようにします。 イントロンの除去が完了すると、新しいmRNA鎖は 成熟したmRNA、そしてそれは核を離れる準備ができています。
mRNAにはタンパク質のコードのコピーがあります
タンパク質は長い文字列です アミノ酸 ペプチド結合によって結合されます。 それらは、細胞がどのように見えるか、そしてそれが何をするかに影響を与える責任があります。 それらは細胞構造を形成し、代謝において重要な役割を果たします。 それらは酵素およびホルモンとして作用し、細胞膜に埋め込まれて大きな分子の移行を促進します。
タンパク質の一連のアミノ酸の配列は、DNAらせんにコード化されています。 コードは次の4つで構成されています 核酸塩基:
- グアニン（G）
- シトシン（C）
- アデニン（A）
- チミン（T）
これらは核酸塩基であり、DNA鎖の各リンクは塩基対で構成されています。 グアニンはシトシンとペアを形成し、アデニンはチミンとペアを形成します。 リンクには、各リンクの最初に来るベースに応じて1文字の名前が付けられます。 塩基対は、グアニン-シトシン、シトシン-グアニン、アデニン-チミン、およびチミン-アデニンのリンクを表すG、C、A、およびTと呼ばれます。
3つの塩基対は特定のアミノ酸のコードを表し、 コドン. 典型的なコドンはGGAまたはATCと呼ばれるかもしれません。 塩基対の3つのコドン位置のそれぞれが4つの異なる構成を持つことができるため、コドンの総数は4です。3 または64。
タンパク質合成に使用されるアミノ酸は約20種類あり、開始信号と停止信号のコドンもあります。 結果として、いくつかの冗長性を備えた各タンパク質のアミノ酸の配列を定義するのに十分なコドンがあります。
mRNAは、1つのタンパク質のコードのコピーです。
タンパク質はリボソームによって生成されます
mRNAが核を離れるとき、それは探します リボソーム コード化された指示があるタンパク質を合成します。
リボソームは、細胞のタンパク質を生成する細胞の工場です。 それらは、mRNAを読み取る小さな部分と、正しい配列でアミノ酸を組み立てる大きな部分で構成されています。 リボソームはで構成されています リボソームRNA および関連タンパク質。
リボソームは細胞内に浮かんでいるのが見られます サイトゾル またはセルに接続されています 小胞体 （ER）、核の近くで見つかった一連の膜で囲まれた嚢。 浮遊リボソームがタンパク質を産生すると、タンパク質は細胞質ゾルに放出されます。
ERに付着したリボソームがタンパク質を産生する場合、そのタンパク質は細胞膜の外に送られ、他の場所で使用されます。 ホルモンや酵素を分泌する細胞は通常、小胞体に多くのリボソームが付着しており、外用のタンパク質を産生します。
mRNAはリボソームに結合し、対応するタンパク質へのコードの翻訳を開始できます。
翻訳はmRNAコードに従って特定のタンパク質を組み立てます
細胞質ゾルに浮かんでいるのは、アミノ酸と低分子RNA分子です。 RNAを転送します またはtRNA。 タンパク質合成に使用されるアミノ酸の種類ごとにtRNA分子があります。
リボソームがmRNAコードを読み取ると、tRNA分子を選択して、対応するアミノ酸をリボソームに転移します。 tRNAは、指定されたアミノ酸の分子をリボソームに運び、リボソームは分子を正しい配列でアミノ酸鎖に結合します。
イベントのシーケンスは次のとおりです。
- 印心。 mRNA分子の一端はリボソームに結合します。
- 翻訳. リボソームはmRNAコードの最初のコドンを読み取り、tRNAから対応するアミノ酸を選択します。 次に、リボソームは2番目のコドンを読み取り、2番目のアミノ酸を最初のアミノ酸に結合します。
- 完了。 リボソームはmRNA鎖を下って働き、同時に対応するタンパク質鎖を生成します。 タンパク質鎖はアミノ酸の配列であり、 ペプチド結合 形成する ポリペプチド鎖.
一部のタンパク質はバッチで生成されますが、他のタンパク質は細胞の継続的なニーズを満たすために継続的に合成されます。 リボソームがタンパク質を生成すると、DNAからタンパク質へのセントラルドグマの情報の流れが完了します。
選択的スプライシングとイントロンの効果
セントラルドグマで想定されている直接的な情報の流れに代わるものが最近研究されました。 に 選択的スプライシング、プレmRNAはイントロンを除去するために切断されますが、コピーされたDNAストリング内のエクソンの配列が変更されます。
これは、1つのDNAコードシーケンスが2つの異なるタンパク質を生成できることを意味します。 イントロンは非コーディング遺伝子配列として破棄されますが、エクソンコーディングに影響を与える可能性があり、特定の状況では追加の遺伝子のソースになる可能性があります。
分子生物学のセントラルドグマは、情報の流れに関する限り有効ですが、 情報がDNAからタンパク質にどのように流れるかについての詳細は、元の情報よりも直線的ではありません。 思想。