NHK高校講座

遺伝子はＤＮＡという物質からできていて、ＤＮＡはＡ（アデニン）、Ｔ（チミン）、Ｇ（グアニン）、Ｃ（シトシン）という４つの塩基が並んでできていました。

この並び、塩基配列に遺伝情報が含まれているということでした。

ＤＮＡは、２本の鎖が、らせんのようにねじられた、二重らせん構造をしていました。

そして、ＤＮＡは細胞分裂するときには、正確に複製されて、すべての細胞に同じように配られます。

私たちの体には、いろいろなタンパク質があって、このタンパク質によって生き物の形質が決まっていました。

タンパク質は、アミノ酸がたくさんくっついてできています。


こうしてみると、たくさん勉強してきましたね！
ですが、ＤＮＡからどうやってタンパク質が作られるのでしょうか？

胡桃坂さん　「ＤＮＡは二重らせん構造をしています。二重らせん構造がほどかれて、読み取られて。読み取られて最初に作られる物質というのは、ＤＮＡの２本の鎖のうちの１本とほとんど同じ塩基配列を持った物質なんですね。それがＲＮＡです。」


ＲＮＡ？
ＤＮＡとは１文字違いですね。


胡桃坂さん　「なぜ遺伝子から直接タンパク質が作られないかというのは、いろいろな説があるんですけれども。まずは、いったん遺伝子が読み取られてＲＮＡが作られる。ＲＮＡが作られると、今度はＲＮＡを設計図にして、それを読み取ってタンパク質が作られる。こういう流れになっています。だから『遺伝子 → ＲＮＡ → タンパク質』という順番になっているんです。」

ＤＮＡの塩基配列を元に、タンパク質が作られる過程を見ていきましょう。

まず、ＤＮＡの二重らせんがほどけます。

ほどけたＤＮＡの片方の鎖に、ＲＮＡの材料となる塩基を含むヌクレオチドが近づき、ＤＮＡの塩基と相補的な結合を作っていきます。

こうして、二重らせんの片方の塩基配列の一部がＲＮＡに写し取られます。
このときにできたＲＮＡをｍＲＮＡ（メッセンジャーＲＮＡ）とよび、この過程を転写とよびます。

次に、ｍＲＮＡの塩基配列を元に、アミノ酸が結合されていきます。

この過程を翻訳とよびます。

このように、遺伝情報はＤＮＡからＲＮＡ、ＲＮＡからタンパク質へと１方向に伝えられます。
この、１方向に流れる原則をセントラルドグマとよびます。

胡桃坂さん　「ＤＮＡの場合は、アデニン、チミン、グアニン、シトシン。ＤＮＡから写し取られて、読み取られてできるＲＮＡの場合は、塩基がアデニン、グアニン、シトシン、チミンの代わりにウラシルという別の塩基が使われています。ウラシルとチミンは非常に似たような塩基です。基本的には４種類の塩基でＤＮＡもＲＮＡも作られています。」

ＲＮＡとはどのような物質なのでしょうか。

ＲＮＡはＤＮＡと同じようにヌクレオチドが多数つながってできたものです。
ＤＮＡに含まれる糖はデオキシリボースですが、ＲＮＡに含まれる糖はリボースになります。

塩基のうち、Ａ、Ｇ、ＣはＤＮＡと共通ですが、ＲＮＡにはＴの代わりにＵ（ウラシル）が含まれます。

ＤＮＡは２本の鎖が二重らせんの構造をしていますが、ＲＮＡは１本の鎖の構造をしています。

転写では、ＤＮＡの塩基配列と相補的な塩基を持つヌクレオチドがつながれて、ｍＲＮＡが作られます。

「セントラルドグマ」
作詞・作曲　胡桃坂仁志

ＤＮＡから　ＲＮＡを経て
タンパク質へと翻訳される
この流れは　一方通行
逆転写　見つかるまでは
その流れは　命の流れ
セントラルドグマって　呼ぶんだ
遺伝子の暗号　リボソームで読み解かれて
生命が　育まれる

ＤＮＡからＲＮＡ、ＲＮＡからタンパク質ができるというのはわかりました。
ですが、ＤＮＡは塩基の並び、タンパク質はアミノ酸からできているんですよね。
どうやって、塩基の並びがアミノ酸の並びに置き換わるのでしょうか？


胡桃坂さん　「ＤＮＡに書き込まれたＡ、Ｔ、Ｇ、Ｃの情報。つまり、その文字列によって何が決められているのかというと、『どのアミノ酸を使ってタンパク質を作りなさい』という、タンパク質の中の文字列をＤＮＡの文字列が決めているんです。」

ＤＮＡは４種類のヌクレオチドがつながった、長い鎖状の分子です。

タンパク質も鎖状の分子で、それが折りたたまれて立体構造になっています。

その鎖を作っているのがアミノ酸。
生物がタンパク質の合成に使うアミノ酸は２０種類。
アミノ酸がいくつ、どのように並ぶかによって、タンパク質の性質が決まります。

ＲＮＡの塩基はＡ、Ｕ、Ｇ、Ｃの４種類。
もしこれだけでアミノ酸を決めるとすると、４種類のアミノ酸しか決まりません。
では、４種類の塩基でどのようにアミノ酸を決めているのでしょうか。

ＡＡ、ＡＵ、ＡＧ……のように、４種類の文字を２つずつ並べると、４×４で１６通りになります。
１６種類のアミノ酸を指定できますが、２０種類には足りません。

ＡＡＡ、ＡＡＵ、ＡＡＧ……のように３つ組み合わせると、４×４×４で６４通りです。
２０種類すべてのアミノ酸に対応することができます。

このように、３つの塩基の並びでアミノ酸１つを決めているのです。

１つのアミノ酸を指定するｍＲＮＡの３つの塩基の並びをコドンといいます。

胡桃坂さん　「ＤＮＡの文字列が変わると、『タンパク質を作るためにアミノ酸がつながってくる』といいましたけれど、つながってくるアミノ酸の種類が変わるんですね。そうすると、違うものができあがる。」


ＤＮＡの文字列が重要なんですね！
細胞の中で、アミノ酸はどうやって、ｍＲＮＡの中の自分のコドンを見つけるのでしょうか？

これは、その様子をとらえた電子顕微鏡写真です。
ＤＮＡにくっついた酵素がはたらいて、遺伝子の写しを作り出しています。
これが、ｍＲＮＡです。

ｍＲＮＡの塩基が３つずつ読み取られ、それに対応するアミノ酸が順番に結合していきます。

このとき、アミノ酸は、コドンに対応する塩基の配列を持ったｔＲＮＡ（トランスファーＲＮＡ）とよばれるＲＮＡによって、リボソームまで運ばれています。

こうして、特定のタンパク質が作られていきます。
これらは、すべての生物の中で行われているのです。

胡桃坂さん
「なぜか、ＲＮＡを仲介する。

生物が３８億年前にできあがった。
太古の昔にできあがった最初の生物というのは、遺伝情報を保存する物質としてＤＮＡではなくＲＮＡを使っていたのではないかという説が有力になっています。

ＲＮＡとタンパク質の関係は密接で。
ＲＮＡなしではタンパク質は絶対に作られないですね。
ＲＮＡが機能するために、またタンパク質が必要だったりもする。
現在の生物ではそういうふうに、非常にいいコンビネーションになって機能している状態ですね。」


ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質……深～い関係でつながっているんですね。
ところで「最初の生命はＲＮＡを使っていたかもしれない」とは、どういうことなのでしょうか？
これはもう、調べてみなきゃ！

それでは、次回もお楽しみに！