今日の記事は生化学の領域にクロスオーバーするものです。 DNAの化学構造と、細胞の中でタンパク質を作る役割についてご紹介します。 もちろん、DNAは人間だけでなく、地球上のあらゆる多細胞生物の細胞内に存在しています。
DNAは多細胞生物の細胞核に存在し、1869年にスイスの医師Friedrich Miescherによって初めて単離されました。 しかし、その構造が解明されたのは、それから約1世紀後の1953年のことでした。 この構造を示唆した論文の著者であるジェームズ・ワトソン& フランシス・クリックは、今では有名人であり、その業績でノーベル賞を受賞しています。
フランクリン自身も DNA の構造を研究しており、DNA の二重らせん構造をはっきりと示す彼女の X 線写真は、彼らの研究に大きく貢献しました。
フランクリン自身もDNAの構造を研究しており、DNAの二重らせん構造を明確に示した彼女のX線写真は、彼らの研究に大きく貢献した。
DNA（デオキシリボ核酸）の二重らせんモデルは、2本の鎖が絡み合ってできています。 この鎖はヌクレオチドでできており、ヌクレオチドは糖、リン酸、塩基の3つの部分から構成されている。 糖とリン酸の組み合わせが、DNA鎖の繰り返しの「骨格」を形成しています。 アデニン、チミン、グアニン、シトシンで、A、T、G、C と呼ばれています。
塩基があるからこそ、DNA の 2 本の鎖は結合することができるのです。 塩基の構造上、アデニン（A）は常にチミン（T）と水素結合を形成し、グアニン（G）は常にシトシン（C）と水素結合を形成しているのです。
体内の細胞は常に分裂、再生、死を繰り返していますが、このプロセスを行うには、細胞内の DNA が自己複製できる必要があります。 細胞分裂の際、DNA の 2 本の鎖は分裂し、2 本の一本鎖は、補完的な鎖の新しいバージョンを構築するための鋳型として使用されることができます。 Aは常にTと、Gは常にCと対になっているので、片方の鎖の塩基配列を反対側の鎖を使って計算することができ、これによってDNAは自己複製をすることができるのです。 このプロセスは、DNAポリメラーゼと呼ばれる酵素群によって行われます。
DNAを使用してタンパク質を作る場合にも、2本の鎖を分割する必要があります。 しかし、この場合、DNAのコードはmRNA（メッセンジャーリボ核酸）にコピーされ、「転写」と呼ばれるプロセスが行われます。 RNAの構造はDNAと非常によく似ていますが、いくつかの重要な違いがあります。 まず、RNAのリン酸糖骨格には、デオキシリボースではなくリボースという異なる糖基が含まれています。 ウラシルの構造はチミンと非常に似ているが、メチル（CH3）基がないことが唯一の違いである。
DNAのヌクレオチドがコピーされると、mRNAは細胞の核を離れ、細胞質へと移動し、そこでタンパク質合成が行われるようになる。 ここで、リボソームと呼ばれる複雑な分子が、mRNA分子の塩基配列を「読む」。 タンパク質を構成する個々のアミノ酸は、mRNA鎖の3文字の部分によってコード化されている。 異なるコードとそのアミノ酸については、「アミノ酸の構造」の記事でまとめました。
しかし、このプロセスは常に完璧というわけではありません。
しかし、このプロセスは常に完璧というわけではなく、DNAの配列をmRNAにコピーする際にエラーが発生することがあり、これらのランダムなエラーは突然変異と呼ばれる。 このエラーは、塩基が変化したものであったり、塩基が削除または追加されたものであったりします。 化学物質や放射線によってこのような変化が引き起こされることもありますが、このような外部からの影響がない場合でも起こることがあります。 アミノ酸のコードが別のものに変わったり、読めなくなったりすることもあります。
アミノ酸は20種類しかありませんが、人間の体はそれらを組み合わせて、約10万個という驚異的な数のタンパク質を作り出すことができます。
アミノ酸は20種類しかありませんが、人間の体内ではそれらを組み合わせて約10万個のタンパク質を作ることができ、その生成は継続的に行われています。 この記事の目的は、主にDNAの化学構造を調べることでしたので、複製とタンパク質の合成に関する議論は、簡潔で比較的単純なものにとどめてあります。
この投稿のための調査に協力し、DNA からのタンパク質合成プロセスの非常に有用な簡単な概要を提供してくださった Liam Thompson 氏に感謝します。
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