タンパク質ステージの合成とその特徴



の タンパク質合成 それは事実上すべての生物に起こる生物学的な出来事です。細胞は常にDNAに保存されている情報を受け取り、非常に複雑な特殊な機構の存在のおかげで、それをタンパク質分子に変換します。.

ただし、DNAで暗号化された4文字のコードは、タンパク質に直接変換されません。その過程で、メッセンジャーRNAと呼ばれる中間体として機能するRNA分子が関与しています.

細胞が特定のタンパク質を必要とする場合は、DNAの適切な部分のヌクレオチド配列が転写と呼ばれるプロセスでRNAにコピーされ、次にこれが問題のタンパク質に翻訳されます。.

記載されている情報の流れ（DNAからメッセンジャーRNAへ、RNAメッセージからタンパク質へ）は、細菌などの非常に単純な存在から人間へと発生します。この一連のステップは、生物学の中心的な「教義」と呼ばれています.

合成タンパク質に関与する機構はリボソームである。これらの小さな細胞構造は、細胞質に多く見られ、小胞体に固定されています。.

索引

  • 1タンパク質とは?
  • 2段階と特徴
    • 2.1転写：DNAからメッセンジャーRNAへ
    • 2.2メッセンジャーRNAのスプライシング
    • 2.3 RNAの種類
    • 2.4翻訳：メッセンジャーRNAからタンパク質へ
    • 2.5遺伝コード
    • 2.6トランスファーRNAへのアミノ酸のカップリング
    • 2.7 RNAメッセージはリボソームによって解読される
    • 2.8ポリペプチド鎖の伸長
    • 2.9翻訳の完成
  • 3参考文献

タンパク質とは?

タンパク質はアミノ酸で形成された高分子です。これらは脱水細胞全体の原形質のほぼ80％を構成する。生物を構成するすべてのタンパク質は「プロテオーム」と呼ばれます.

その機能は、構造的役割（コラーゲン）から輸送（ヘモグロビン）、生化学反応の触媒（酵素）、病原体に対する防御（抗体）など、多種多様です。.

タンパク質を生じさせるためにペプチド結合によって組み合わされる２０種類の天然アミノ酸がある。各アミノ酸は、特定の化学的および物理的特性を与える特定の基を持つことを特徴としています.

ステージと特徴

細胞がDNAメッセージを解釈する方法は、転写と翻訳という2つの基本的な出来事によって起こります。同じ遺伝子からコピーされた多くのRNAコピーは、かなりの数の同一のタンパク質分子を合成することができます。.

各遺伝子は異なって転写および翻訳され、細胞がさまざまな量の多種多様なタンパク質を産生することを可能にする。このプロセスは、一般的にRNAの生産の制御を含む細胞調節の多様な経路を含みます.

細胞がタンパク質の生産を始めるためにしなければならない最初のステップは、DNA分子に書かれたメッセージを読むことです。この分子は普遍的であり、有機体の構築と開発に必要なすべての情報を含んでいます.

次に、どのようにしてタンパク質合成が起こるのかを説明します。遺伝物質を「読む」プロセスから始まり、タンパク質の生産で終わります。 それ自体.

転写：DNAからメッセンジャーRNAへ

DNA二重らせんのメッセージは、塩基アデニン（A）、グアニン（G）、シトシン（C）、およびチミン（T）に対応する4文字のコードで書かれています.

このDNA文字の並びは、RNA等価分子を強化するために使用されます。.

ＤＮＡもＲＮＡもヌクレオチドによって形成された線状ポリマーである。しかし、それらは2つの基本的な側面で化学的に異なります：RNAのヌクレオチドはリボヌクレオチドであり、チミン塩基の代わりに、RNAはアデニンと対になるウラシル（U）を提示します.

転写プロセスは、特定の領域で二重らせんが開くことから始まります。 ２つの鎖のうちの１つは、ＲＮＡ合成のための「鋳型」または焼き戻しとして作用する。ヌクレオチドは、塩基対形成の規則に従って追加され、CはGと、AはUと.

転写に関与する主な酵素はRNAポリメラーゼです。それは鎖のヌクレオチドを結合するホスホジエステル結合の形成を触媒することに関与している。鎖は5 'から3'方向に伸びている.

分子の成長は、プロセスの終わりまでポリメラーゼの結合を維持することに関与している「伸長因子」として知られる異なるタンパク質を含みます.

メッセンジャーRNAのスプライシング

真核生物では、遺伝子は特定の構造を持っています。配列は、イントロンと呼ばれるタンパク質の一部ではない要素によって中断されています。この用語は、タンパク質に翻訳される遺伝子の部分を含むエクソンの用語とは反対です。.

の スプライシング それは、メッセンジャー分子のイントロンの排除からなる基本的な出来事であり、エクソンによって排他的に構築された分子を捨てることである。最終産物は成熟メッセンジャーRNAです。物理的には、複雑で動的な機構が脾臓で起こります.

スプライシングに加えて、メッセンジャーＲＮＡは翻訳される前にさらなるコード化を受ける。その化学的性質が修飾グアニンヌクレオチドであり、そして５ '末端および他の末端にいくつかのアデニンの尾部である「フード」が付加される。.

RNAの種類

細胞内では様々な種類のRNAが産生されます。細胞の中のいくつかの遺伝子はメッセンジャーRNAの分子を作り出します、そして、これはタンパク質に翻訳されます - 後で見るように。しかし、その最終産物がRNA分子そのものである遺伝子があります.

例えば、酵母のゲノムでは、この真菌の遺伝子の約１０％がそれらの最終産物としてＲＮＡ分子を有する。タンパク質合成に関してはこれらの分子が基本的な役割を果たすので、それらを言及することは重要です。.

- リボソームRNA： リボソームRNAはリボソームの心臓部、タンパク質合成の重要な構造の一部です.

リボソームRNAのプロセシングおよびそれに続くリボソームへの集合は核の非常に目立つ構造で起こる - それは膜によって限定されない - 核小体と呼ばれる.

- トランスファーRNA： それは、特定のアミノ酸を選択するアダプターとして働き、そしてリボソームと共に、それらはアミノ酸残基をタンパク質に取り込む。各アミノ酸はトランスファーRNA分子に関連しています.

真核生物では、3つのタイプのポリメラーゼがあり、それらは構造的には互いに非常に似ていますが、異なる役割を果たします。.

ＲＮＡポリメラーゼＩおよびＩＩＩは、トランスファーＲＮＡ、リボソームＲＮＡおよびいくつかの小型ＲＮＡをコードする遺伝子を転写する。 RNAポリメラーゼIIは蛋白質をコードする遺伝子の翻訳に焦点を合わせる.

- 規制に関連する低分子RNA：o他の短鎖ＲＮＡは遺伝子発現の調節に関与している。それらの中には、マイクロＲＮＡおよび低分子干渉ＲＮＡがある。.

マイクロＲＮＡは特定のメッセージを遮断することによって発現を調節し、干渉の小さいものはメッセンジャーの直接分解によって発現を止める。同様に、以下のプロセスに関与する小さな核RNAがあります。 スプライシング メッセンジャーRNA.

翻訳：メッセンジャーRNAからタンパク質へ

メッセンジャーRNAが成熟すると、 スプライシング そしてそれは核から細胞質に移動し、タンパク質の合成が始まります。この輸出は、核膜孔複合体 - 細胞質と核質を直接接続する核の膜に位置する一連の水性チャンネルによって仲介される.

日常生活では、ある言語から別の言語への単語の変換を指すために「翻訳」という用語を使用します。.

たとえば、本を英語からスペイン語に翻訳できます。分子レベルでは、翻訳はRNAからタンパク質への言語の変更を伴います。より正確には、それはヌクレオチドからアミノ酸への変化です。しかし、この方言の変化はどのようにして起こるのでしょうか。?

遺伝コード

遺伝子のヌクレオチド配列は、遺伝暗号によって確立された規則に従ってタンパク質に変換することができる。これは60年代初頭に解読された.

読者が推測できるように、翻訳は１つまたは１つ​​にはなり得ない、なぜなら４つのヌクレオチドと２０個のアミノ酸しかないからである。論理は次のとおりです。3つのヌクレオチドの結合は「トリプレット」として知られており、それらは特定のアミノ酸と関連しています。.

６４の可能なトリプレット（４×４×４ ＝ ６４）があり得るので、遺伝暗号は冗長である。すなわち、同じアミノ酸が複数のトリプレットによってコードされている.

遺伝暗号の存在は普遍的であり、今日地球に生息するすべての生物によって使用されています。この非常に広い用途は、自然界における最も驚くべき分子相同性の一つです。.

トランスファーRNAへのアミノ酸のカップリング

メッセンジャーＲＮＡ分子に見られるコドンまたはトリプレットは、アミノ酸を直接認識する能力を持たない。対照的に、メッセンジャーＲＮＡの翻訳は、コドンおよびアミノ酸を認識しそして結合することがうまくいく分子に依存する。この分子はトランスファーRNAです。.

トランスファーＲＮＡは、クローバーに似た複雑な三次元構造に折り畳むことができる。この分子には「アンチコドン」と呼ばれる領域があり、メッセンジャーRNA鎖の連続した相補的ヌクレオチドと対をなす3つの連続したヌクレオチドによって形成されている。.

前のセクションで述べたように、遺伝暗号は重複しているので、いくつかのアミノ酸は複数のトランスファーRNAを持っています。.

トランスファーＲＮＡへの正しいアミノ酸の検出および融合は、アミノアシルｔＲＮＡシンテターゼと呼ばれる酵素によって媒介されるプロセスである。この酵素は共有結合を介して両方の分子をカップリングするための責任があります.

RNAメッセージはリボソームによって解読される

タンパク質を形成するために、アミノ酸はペプチド結合によって互いに連結されている。メッセンジャーRNAの読み取りと特定のアミノ酸の結合の過程はリボソームで起こる.

リボソームは、50を超えるタンパク質分子と数種類のリボソームRNAによって形成された触媒複合体です。真核生物では、平均的な細胞は、細胞質環境において平均で数百万のリボソームを含む。.

構造的には、リボソームは大サブユニットと小サブユニットからなる。小さい部分の機能は、トランスファーＲＮＡがメッセンジャーＲＮＡと正しく対になることを確実にすることであり、一方、大きいサブユニットはアミノ酸間のペプチド結合の形成を触媒する。.

合成過程が活発でない場合、リボソームを形成する２つのサブユニットは分離されている。合成の開始時に、メッセンジャーＲＮＡは両方のサブユニット、通常５ '末端付近で結合する。.

このプロセスにおいて、ポリペプチド鎖の伸長は、以下の工程における新しいアミノ酸残基の付加によって起こる：トランスファーＲＮＡの結合、ペプチド結合の形成、サブユニットの転位。この最後のステップの結果は完全なリボソームの動きであり、新しいサイクルが始まります.

ポリペプチド鎖の伸長

リボソームでは3つの部位、部位E、PおよびAが区別される（主画像参照）。伸長プロセスは、いくつかのアミノ酸がすでに共有結合していて、P部位にトランスファーRNA分子があるときに始まります。.

次に取り込まれるアミノ酸を有するトランスファーＲＮＡは、メッセンジャーＲＮＡとの塩基対合によって部位Ａに結合する。それから、ペプチドのカルボキシル末端部分は、トランスファーＲＮＡとそれを有するアミノ酸との間の高エネルギー結合の破壊によって、Ｐ部位でトランスファーＲＮＡから放出される。.

遊離アミノ酸が鎖に結合し、そして新しいペプチド結合が形成される。この全過程の中心的な反応は、リボソームの大きなサブユニットに見られる酵素ペプチジルトランスフェラーゼによって媒介される。このように、リボソームはメッセンジャーRNAを通って動き、アミノ酸の方言をタンパク質に翻訳します。.

転写と同様に、伸長因子もタンパク質の翻訳に関与しています。これらの要素はプロセスのスピードと効率を高めます.

翻訳の完成

翻訳プロセスは、リボソームが終止コドン（ＵＡＡ、ＵＡＧまたはＵＧＡ）を見つけたときに終了する。これらはトランスファーRNAに認識されず、アミノ酸にも結合しません。.

この時点で、放出因子として知られるタンパク質はリボソームに結合し、アミノ酸ではなく水分子の触媒作用を生じる。この反応はカルボキシル末端を解放する。最後に、ペプチド鎖が細胞質に放出されます.

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