バイオインフォマティクスの資格を取るためにメモしまくる件について 生命科学編(翻訳 タンパク質の生合成)

遺伝暗号
tRNA
リボソーム
mRNA

遺伝暗号
RNA はC, G, A, U のいずれかの塩基をもつヌクレオチド(核酸)が連続的に結合しており、3つずつのヌクレオチドの並び方が20種類のアミノ酸のいずれかに対応(表1)

3つずつのヌクレオチドの組をコドン

・メチオニンをコードするコドンは AUG のみであり、これは同時に翻訳の開始コドン

・対応するアミノ酸がないUAA、UAG、UGA は終止コドン

・同じアミノ酸をコードする異なるコドンを、互いに同義コドン


※ミトコンドリアでは UGA が終止コドンではなくトリプトファン


tRNA
・タンパク質を合成する際にアミノ酸を運搬する役割をもつ RNA

・tRNA は部分的に水素結合によって二本鎖を形成した独特の形状

・内部にアンチコドンとよばれる配列と、3’末端に1分子のアミノ酸を結合できる構造

・AGAのコドンに対してアンチコドンはTCT。結合するアミノ酸を指定

・tRNAに指定されたアミノ酸と結合して運搬

リボソーム
・複数のrRNA とタンパク質の複合体

・大サブユニット(60S)と小サブユニット(40S)からなる。リボソーム内には、tRNA が入り込むことができるP(ペプチド)部位と A(アミノ酸)部位が存在

・翻訳
① mRNA の5’末端近くの開始コドン(AUG)からスタート、開始コドンにメチオニンが結合したtRNA(tRNA Met)のアンチコドンが相補的に結合し、これらをリボソームが覆い開始複合体が形成し、P部位に収まっている
②空いているA部位には、開始コドンの次のコドンに対応するtRNAが入る。
③mRNAに対応するアンチコドンが形成され、AlaがtRNAに結合。
④メチオニンを結合していたtRNA はリボソームから離れ、リボソームはmRNA上を3側へ1コドン分移動。その結果、メチオニン - アラニンを結合したtRNAはP部位に収まる
⑤再び、空いたA部位に次のコドンに対応するアミノ酸をもつ tRNAが入る。これらが連続的に繰り返されてアミノ酸が次々に結合してゆき、リボソームがmRNA 上の終止コドン部位に至るまでつづく(図2)

・1本のmRNA上に複数のリボソームが結合し(ポリソーム)、タンパク質が次々と同時 に合成される

・翻訳の方向は5’→3 のみ


mRNA

・翻訳はmRNA上の開始コドンから始まって、終止コドンで終了

・アミノ酸配列に翻訳される領域をコード領域(coding sequence ; CDS) 

・5’末端と3’末端にはタンパク質に翻訳されない塩基配列 = 非翻訳領域(untranlated region; UTR; 5’ UTR, 3’UTR)

・オープンリーディングフレーム(ORF)= 開始コドン+ コード領域 + 終止コドン