2016年1月28日木曜日

高校生物基礎発展 第１０講 転写と翻訳の方向性

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□　テーマ１　：　転写



転写、翻訳の方向性が問われることはまれである。が、２０１５東北大で出題された。
見ておこう。










どの遺伝子であっても、転写されるときは毎回同じDNA鎖が鋳型として使用される。


しかし、
同じDNA分子に含まれる別の遺伝子については、
もう一方のDNA鎖が鋳型鎖として機能していることもある。
たとえば、図１において、遺伝子Ａは常に上の鎖が鋳型鎖となり、遺伝子Ｂは常に下の鎖が鋳型鎖となる。
遺伝子によってどちらが鋳型となるかは異なる。


図１







RNA鎖は5'→3'方向に合成されていく。つまり、３'末端に次のヌクレオチドが付加されていく（図２）。


これはヌクレオチドの伸長において絶対のきまりである。３’末端にあるOHを使って次のヌクレオチドを付加していくからである。





（ＲＮＡポリメラーゼは、鋳型ＤＮＡ上を3'⇒5'方向に動く。


しかし、ＲＮＡは３’末端が伸びていくので、「５’⇒３’に転写は進行する」、という表現をする。）。



たとえば、上の図１において、上の鎖が鋳型鎖（遺伝子Ａ）であったならば、ＲＮＡポリメラーゼは右から左に動く。


図１において、下の鎖が鋳型鎖（遺伝子Ｂ）であったならば図２のようにＲＮＡポリメラーゼは左から右へ動く。


（鋳型ＤＮＡ－ＲＮＡ間においても、鎖が逆向きに配置されていることに注意せよ。

鋳型DNAの３’方向はRNAの５’方向に、鋳型DNAの５’方向はRNAの３’方向に対応している。必ず２本のヌクレオチド鎖は逆向きに結合している）





図２





普通、鋳型鎖を非コード鎖（もしくはアンチセンス鎖）、非鋳型鎖をコード鎖（もしくはセンス鎖）という。なぜなら、非鋳型鎖の塩基配列は、生じるＲＮＡの塩基配列と似ていて（ＴとＵの違いはあるが）、配列情報に意味がある（センス）と見なすからである。

 非鋳型鎖ー5'ＡＡＡＴＡＧＧＣＣＧ3'－
鋳型鎖　ー3'ＴＴＴＡＴＣＣＧＧＣ5'－
ＲＮＡ　－5'ＡＡＡＵＡＧＧＣＣＧ3'－（非鋳型鎖と配列が似ている）



問題文などで遺伝子が示されるとき、非鋳型鎖（センス鎖）が書かれていることが多いので注意。



（真核生物においては、転写により生じたＲＮＡはスプライシングの過程を経て（成熟）ｍRNAになることもチェックせよ。高校教科書の中には、スプライシング前のｍRNAを『RNA』と呼び、スプライシングが起こった後のｍRNAを『ｍRNA』と書き分けるものもある）


実際は、２本のＤＮＡ鎖は二重らせん構造をとっており、転写が行われる部分では二重らせんがほどかれる。

図３を見よ。


図３  ＤＮＡがほどかれながら転写が進行する。

















□　テーマ２　：　翻訳


ｍＲＮＡ分子は5'→3'方向に翻訳される。（リボソームはｍＲＮＡ上を５'から３'へ移動していく）

タンパク質はＮ末端が最初につくられれ、ポリペプチド鎖のＣ末端にアミノ酸が１個ずつ加わっていく。


したがって、生じるポリペプチドは方向性を持つ。リボソームに近いほうがＣ末端、リボソームから遠いほうがＮ末端である。


（アミノアシルｔＲＮＡ＝アミノ酸とｔＲＮＡの結合したもの）





図４




 転写と翻訳はゴ（５）ミ（３）方向！！と覚えよう。
生命の根本に対してこんな語呂合わせは失礼だが・・











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