DNA翻訳

タンパク質の産生

DNAは生物のあらゆる部分を作るためのコードを含んでいますが、それはあくまでも「指示書」に過ぎません。DNA内の遺伝子はタンパク質をコードしており、タンパク質は輸送から化学反応の触媒に至るまで、様々な機能を発揮します。数千もの異なるタンパク質を産生するため、セントラルドグマと呼ばれる階層的な生産プロセスが存在します（図1）。

図1. DNAは転写および翻訳されて機能的なタンパク質になる

DNAのコーディング領域は、まず中間体であるmRNAに転写されます。この配列は、コドンと呼ばれる3塩基単位の区切りに分割でき、そのほとんどがアミノ酸をコードしています。アミノ酸は20種類しかないのに対し、塩基の組み合わせは多数存在するため、このコードには冗長性があります（図2）。

図2. 3文字の塩基配列はそれぞれアミノ酸または指示（スタート/ストップ）に対応する

mRNAが細胞質に輸送されると、リボソームはtRNAを使用して各コドンを対応するアミノ酸に翻訳し、mRNAに沿ってリボソームが移動するにつれてアミノ酸を一つずつ付加していきます。このアミノ酸の鎖がタンパク質の一次構造です。アミノ酸同士が相互作用し、最も安定でエネルギーの低い三次元（3D）の立体構造を形成し、二次構造および三次構造を構成します。複数のタンパク質サブユニットが結合して、四次構造として大きな複合体を形成することもあります（図3）。

図3. タンパク質の組織的構造

単一のヌクレオチド配列からタンパク質が産生されるまでの間に多くのステップがあるため、わずかな変化が大きな影響を及ぼすことがあります。1塩基を欠失または挿入するとフレームシフトが引き起こし、変異の下流で発生するすべてのアミノ酸に影響を及ぼす可能性があります（図4）。アミノ酸配列が変化すると、相互作用も変化し、最終的な3次元構造も変化します。当社のDNA翻訳ツールを活用することで、塩基配列から細胞が期待どおりのアミノ酸配列を産生するかを確認することができます。

図4. フレームシフト変異がもたらす影響