参考文献：分子生物学の基礎（Malacinski, Freifielder著、川喜田正夫訳／東京科学同人）
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前回はＤＮＡについて、ごく基本的な話をしたね。 細胞の中に普通に存在している核酸といえばＤＮＡと・・・そう、ＲＮＡ。 でも、ＤＮＡは遺伝子の本体、というのは有名だけど、ＲＮＡがどんな仕事をしているのか・・・？ 今回はそんなお話で〜す。 あと、先に言っとくけど「セントラルドグマ」ってのはエヴァじゃないからね。 |
Problem.9
細胞内に存在するＲＮＡには普通、どのような種類があるか。
また、ＤＮＡに含まれる塩基が「Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃ」であるのに対し、ＲＮＡにはＴではなくＵが
使われている。これにはどのような理由があると考えられるか。
細胞内に存在するＲＮＡには普通、どのような種類があるか。
また、ＤＮＡに含まれる塩基が「Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃ」であるのに対し、ＲＮＡにはＴではなくＵが
使われている。これにはどのような理由があると考えられるか。
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さて、前回ＤＮＡについてやった時に、ＤＮＡを構成する４種類の塩基というのがあったね。 ＲＮＡは今回↑に書いてあるとおり、普通Ａ、Ｕ、Ｇ、Ｃの４種類の塩基から構成されているんだけど 今回もまずはそれらの構造を見てみることから始めましょう。 |
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新しく出てきたのはウラシルだけだけど、参考のために他の塩基も並べて描いておいたわ。 こうして見ると、特にチミンとウラシルは構造がそっくりな事が分かるんじゃないかな？ |
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ふむふむ・・・確かに。違いは上についてる「-CH3」だけですね。 |
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そうだね。 高校の化学で出てくるとおり、「-CH3」の名前は「メチル基」だったね。 それがウラシルの５番目の炭素（環のような構造がある時、どこの炭素を何番目にするかは 決まりがあるのよ）のところについたものがチミンというわけ。 だからチミンは別名「５−メチルウラシル」とも言うのよ。 |
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へぇ〜。 |
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で、ペアを作る塩基もチミンと同じで、ウラシルはアデニンとペアを作るの。 ＤＮＡでは「ＡとＴ」「ＧとＣ」だったのが、ＲＮＡでは「ＡとＵ」「ＧとＣ」になっている、 と覚えておけばとりあえずはだいたい大丈夫、かな？ |
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は〜い。 |
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ではいよいよ本題に・・・細胞の中に存在しているＲＮＡには、大きく次の３種類があるわ。 １．メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）：不安定である ２．転移ＲＮＡ（ｔＲＮＡ）：安定に存在する ３．リボソームＲＮＡ（ｒＲＮＡ）：安定に存在する このうちｔＲＮＡとｒＲＮＡについては、転写・翻訳について説明する時にまた出てくると思うから今回は とりあえずパス。 ここからはｍＲＮＡというものについて見ていくことにしましょう。 あ、「安定」「不安定」というのは、そのＲＮＡが細胞の中で作られたり壊されたりが繰り返されているのが 「不安定」、 一度作られたらその後、長い時間存在し続けるのが「安定」だと思ってね。 |
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ふーむ・・・ＤＮＡみたいに、単に「ＲＮＡ」というものが一種類存在する、というわけでは ないんですね・・・ |
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さて・・・遺伝情報は遺伝子の本体であるＤＮＡにすべて納められている、というのは知ってるね。 細胞にとってとにかく一番重要な仕事というのは「必要なタンパク質を次から次へと合成する」事なのね。 そのタンパク質の設計図も当然、すべてＤＮＡのどこかに書きこまれているわけなんだけど、細胞では ＤＮＡを直接「読んで」そのとおりにタンパク質を合成するのではなく、ＤＮＡの配列を元にしていったん ｍＲＮＡを作って、そのｍＲＮＡを使ってタンパク質を合成する、という二段階の手順を踏んで作業が 行われているのよ。 |
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お、ｍＲＮＡの名前が出てきましたね。う〜ん・・・ でも、二段階なんてなんだか無駄があるような気もしますけど・・・ |
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タンパク質にはものすごくいろいろな種類があるんだけど、細胞にとってその全部が常に必要、という わけではないのね。たとえば「あるミネラルが不足した時に、それを集めてくる」という仕事をする タンパク質があったとすると、特にミネラルが不足してもいないのにそのタンパク質をどんどん作る というのは、単に無駄があるだけじゃなくて命にかかわることにもなりかねないの。 |
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えーっと、そうすると・・・タンパク質が作られないようにするには、ＤＮＡからｍＲＮＡが 作られるのを邪魔してしまうのと、ｍＲＮＡからタンパク質が作られるのを邪魔するのの２通りが 考えられますね。１つの方法しか無いよりは、細かく調節がきく、という事なのかな？ |
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実際に、生物の細胞の中ではその２通りの調節をうまく使い分けて、必要な時に必要な量だけ タンパク質が作られるようになっているの。ｍＲＮＡが作られる量を調節するのは「転写制御」、 ＲＮＡからタンパク質が作られるのを調節するのは「翻訳制御」なんて言うね。 ま、これも詳しくはそのうち・・・という事で。 |
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は〜い。 |
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ちなみに、タンパク質の構造を「読んで」それをｍＲＮＡに翻訳したりする事は無いと されているわ（少なくとも現在までにそういう例は見つかっていない）。 遺伝情報は「核酸→タンパク質」の方向に流れて、逆は無いというきまりの事を「セントラルドグマ」 と言うのよ。 さて、次はえっと・・・ 「ＤＮＡは『ＡＴＧＣ』で、ＲＮＡは『ＡＵＧＣ』なのはなぜか」だったね。もちろん、絶対にそうだ とは言いきれない仮定のお話ではあるけど、広く受け入れられている仮説を紹介しましょう。 まずは、「ＤＮＡはなぜ『ＡＴＧＣ』なのか」から・・・ |
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どんな話かな？どんな話かな？ |
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えっと、これまでに出てきたＡ、Ｔ、Ｇ、Ｃ、Ｕの５種類の塩基物質があったね。 これらは遺伝子として情報を記録するのに使われる物質だけあって、生物の体の中でも非常に安定な 状態で存在し続ける、と言いたいところだけど・・・ 実はシトシンだけは、脱アミノ化という反応によって自然に壊れてしまうことがあるの。 （この反応はとってもゆっくりだけど、動物の体温くらいの条件でも普通に起こるのよ） |
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あれ？この右側に出てきたのって・・・ウラシルじゃないですか？ |
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そうだね。シトシンは自然に壊れてウラシルになる・・・これは困ったことだね。 ＣはＧとペアを作るけど、ＵはＧじゃなくてＡとペアを作るんだったね。ということは、シトシンが 脱アミノ化によって壊れてしまったのを放置しておくと、ＤＮＡがコピーされる 時に 間違った情報に書き変わってしまうという事になるね。 |
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遺伝子の情報は、まあ少なくとも生物の一生を通してくらいのレベルでは保存されないといけない （勝手に変わったりしたら駄目）から、このままではＤＮＡは遺伝子としてまったく役に立たない物質だ、 という事になってしまうね。 （注：脱アミノ化反応は「とってもゆっくり」起こると書いたけど、ＤＮＡに含まれている塩基は それこそ膨大な数があるという点に注意してね。人間の場合だと、一日に細胞一個 あたり １００か所くらいは脱アミノ化反応が起こると言われているわ。 全身じゃなくて細胞一個あたりでこの数だから、これがそのままになってたら大変なことだね。） |
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うーん・・・これじゃあ何回も細胞分裂してるうちに、どんどん遺伝情報が変わっちゃいますよ。 |
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でも大丈夫。何度も書くけど、ＤＮＡは「Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃ」、ＲＮＡは「Ａ、Ｕ、Ｇ、Ｃ」だったよね。
つまり「ＤＮＡには普通ウラシルは含まれていない」ということ。逆に言えば、もしＤＮＡの中で ウラシルを見つけたら、 それは間違いだから取り除いてしまえばいいということだね。 |
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おぉ〜・・・ |
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細胞の中には実際に、ＤＮＡの中でウラシルを見つけるとそれを除去してしまうような酵素があるの。
その後は、その「すきま」には、反対にもともとあった塩基・・・つまりＧとペアを作るものを 補充すれば いいんだから、ＤＮＡの修復が行われればもとどおりＣが復帰する、というわけだね。 |
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うまくできてるんですね〜。 でもそれなら逆に、ＲＮＡにもウラシルじゃなくてチミンを使えばいいような気がするんですけど・・・ |
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じゃあその点について、ひとつの仮説を紹介しましょうか。 ただしここからは新しい物質名とか用語が一気にたくさん出てくるから、一度休憩してから 読んだほうがいいかもね。 （続きを読むにはここをクリック） |