DNA翻訳

タンパク質の生産

DNAには、生物のあらゆる部分を作るためのコード（暗号）が含まれているが、それは単なる指示書に過ぎない。DNA内の遺伝子はタンパク質をコードしており、タンパク質は物質輸送から化学反応の触媒まで幅広い機能を果たす。何千種類ものタンパク質を生産するためには、セントラルドグマと呼ばれる階層構造が存在する（図1）。

図1. DNAは転写され、翻訳されて機能的なタンパク質となる。

DNAのコード領域は、まずmRNAという中間体に転写される。この配列はコドンと呼ばれる3つの塩基（ヌクレオチド）ごとに分けることができ、そのほとんどがアミノ酸をコードしている。アミノ酸は20種類しかなく、ヌクレオチドの組み合わせは数多く考えられるため、このコードには重複性がある（図2）。

図2. 3文字の塩基配列は各々アミノ酸または方向性（スタート／ストップ）に対応している。

mRNAが細胞質に輸送されると、リボソームはtRNAを使って各コドンに対応するアミノ酸へ翻訳し、リボソームがmRNAを下流に移動する度に一つずつアミノ酸を追加していく。このアミノ酸の鎖がタンパク質の１次構造である。アミノ酸は互いに相互作用し、最も安定した、最もエネルギーが低い状態で立体構造を形成し、２次構造および３次構造を形成する。複数のタンパク質サブユニットが結合して、４次構造として大きな複合体を形成することもある（図3）。

図3. タンパク質の構造。

一つのヌクレオチド配列とタンパク質との間には多くのステップがあるため、小さな変化が大きな影響を及ぼすことがある。ヌクレオチドを1つ欠失または挿入するとフレームシフトが起こり、変異の下流で生じるすべてのアミノ酸に影響を与える可能性がある（図4）。アミノ酸配列を変更すると、相互作用や最終的な3次元構造も変化する。当社のDNA翻訳ツールを利用することで、入力した塩基配列から細胞が生成するアミノ酸配列を確かめることができます。

図4. フレームシフト変異によってもたらされる結果。