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18 関係: 原核生物、塩基、代謝、伝令RNA、リボスイッチ、リボソーム、オープンリーディングフレーム、コーディング領域、コザック配列、シャイン・ダルガノ配列、タンパク質、細胞分化、翻訳 (生物学)、真核生物、遺伝子発現、非翻訳領域、開始コドン、3' 非翻訳領域。
原核生物
原核生物（げんかくせいぶつ、ラテン語: Prokaryota プローカリオータ、英語: Prokaryote プロカリオート）とは真核、つまり明確な境界を示す核膜を持たない細胞からなる生物のことで、すべて単細胞生物。 真核生物と対をなす分類で、性質の異なる真正細菌(バクテリア)と古細菌(アーキア)の2つの生物を含んでいる。.
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塩基
塩基（えんき、base）は化学において、酸と対になってはたらく物質のこと。一般に、プロトン (H+) を受け取る、または電子対を与える化学種。歴史の中で、概念の拡大をともないながら定義が考え直されてきたことで、何種類かの塩基の定義が存在する。 塩基としてはたらく性質を塩基性（えんきせい）、またそのような水溶液を特にアルカリ性という。酸や塩基の定義は相対的な概念であるため、ある系で塩基である物質が、別の系では酸としてはたらくことも珍しくはない。例えば水は、塩化水素に対しては、プロトンを受け取るブレンステッド塩基として振る舞うが、アンモニアに対しては、プロトンを与えるブレンステッド酸として作用する。塩基性の強い塩基を強塩基（強アルカリ）、弱い塩基を弱塩基（弱アルカリ）と呼ぶ。また、核酸が持つ核酸塩基のことを、単に塩基と呼ぶことがある。.
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代謝
代謝（たいしゃ、metabolism）とは、生命の維持のために有機体が行う、外界から取り入れた無機物や有機化合物を素材として行う一連の合成や化学反応のことであり、新陳代謝の略称である生化学辞典第2版、p.776-777 【代謝】。これらの経路によって有機体はその成長と生殖を可能にし、その体系を維持している。代謝は大きく異化 (catabolism) と同化 (anabolism) の2つに区分される。異化は物質を分解することによってエネルギーを得る過程であり、例えば細胞呼吸がある。同化はエネルギーを使って物質を合成する過程であり、例えばタンパク質・核酸・多糖・脂質の合成がある。 代謝の化学反応は代謝経路によって体系づけられ、1つの化学物質は他の化学物質から酵素によって変換される。酵素は触媒として、熱力学的に不利な反応を有利に進めるため極めて重要な存在である。また、酵素は、細胞の環境もしくは他の細胞からの信号（シグナル伝達）の変化に反応することにより代謝経路の調節も行う。 有機体の代謝はその物質の栄養価の高さがどれだけか、また、毒性の高さがどれだけかを決定する。例えば、いくつかの原核生物は硫化水素を使って栄養を得ているが、この気体は動物にとっては毒であることが知られている。また、代謝速度はその有機体がどれだけの食物を必要としているかに影響を与える。.
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伝令RNA
伝令RNA（でんれいRNA、メッセンジャーRNA、英語：messenger RNA）は、蛋白質に翻訳され得る塩基配列情報と構造を持ったRNAのことであり、通常mRNAと表記される。DNAに比べてその長さは短い。DNAからコピーした遺伝情報を担っており、その遺伝情報は、特定のアミノ酸に対応するコドンと呼ばれる3塩基配列という形になっている。 mRNAはDNAから写し取られた遺伝情報に従い、タンパク質を合成する（詳しくは翻訳）。翻訳の役目を終えたmRNAは細胞に不要としてすぐに分解され、寿命が短く、分解しやすくするために1本鎖であるともいわれている。 古細菌、真正細菌では転写されたRNAはほぼそのままでmRNAとして機能する。一方真核生物では転写されたmRNA前駆体はいくつかの切断(スプライシング)、修飾といったプロセシングを受けたのちに成熟mRNAになる。 真核生物のmRNAはRNAポリメラーゼIIによって転写されたRNAに由来する。5'末端にはm7Gキャップがあり、3'末端は一般にポリアデニル化される（poly (A)鎖で終了している）。これらの構造やmRNAの塩基配列は翻訳活性やmRNAの分解を制御する機能も持っている。古細菌、真正細菌も3'末端に短いpoly (A)鎖を持つが、5'末端のキャップ構造は持たない。 poly (A)鎖はrRNAやtRNAには存在しないmRNAの特徴であるとされており、このことを利用してmRNAを特異的に精製することができる。また、mRNAを鋳型にしてDNAを逆転写酵素によって合成することができ、これはcDNAと呼ばれる。cDNAは遺伝子が働いていることの非常に信頼性の高い証拠であり、ゲノムプロジェクトによって得られた大量のシークエンスデータの中から遺伝子を探す作業を補助することができる。.
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リボスイッチ
リボスイッチ（Riboswitch）とは、mRNA分子の一部分で、低分子化合物がそこに特異的に結合することで遺伝子発現が影響を受けるものをいう。リボスイッチを含むmRNAは標的分子の有無に応じて直接それ自身の活性調節に関与する。 ある種のリボスイッチが関与する代謝経路は数十年前から研究されてきたが、リボスイッチの存在が明らかになったのはごく最近で、最初の実験的確認は2002年のことである。この見逃しは、「遺伝子調節はmRNAではなくタンパク質によって行われる」というこれまでの思い込みによるものであろう。現在では遺伝子調節機構としてのリボスイッチが知られ、今後もさらに多くのリボスイッチが見出されると予想される。 これまでに知られているほとんどのリボスイッチは細菌で見出されたものであるが、植物と一部の菌類でもあるタイプのリボスイッチ（TPPリボスイッチ）が働いていることが明らかにされている。TPPリボスイッチは古細菌にも予測されているが、まだ実験的に確認されてはいない。.
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リボソーム
典型的な動物細胞の模式図: (1) 核小体（仁）、(2) 細胞核、(3) '''リボソーム'''、(4) 小胞、(5) 粗面小胞体、(6) ゴルジ体、(7) 微小管、(8) 滑面小胞体、(9) ミトコンドリア、(10) 液胞、(11) 細胞質基質、(12) リソソーム、(13) 中心体 リボソームまたはリボゾーム（; ライボソーム）は、あらゆる生物の細胞内に存在する構造であり、粗面小胞体 (rER) に付着している膜結合リボソームと細胞質中に存在する遊離リボソームがある。mRNAの遺伝情報を読み取ってタンパク質へと変換する機構である翻訳が行われる場である。大小2つのサブユニットから成り、これらはタンパク質（リボソームタンパク、ribosomal protein）とRNA（リボソームRNA、rRNA; ribosomal RNA）の複合体である。細胞小器官に分類される場合もある。2000年、X線構造解析により立体構造が決定された。.
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オープンリーディングフレーム
ープンリーディングフレーム (Open Reading Frame; ORF) とは、DNA またはRNA 配列をアミノ酸に翻訳した場合に終了コード配列（termination codon; 終止コドン）を含まない読み取り枠（Reading Frame）がオープンな（Open）状態にある（タンパク質に翻訳される可能性がある）塩基配列を指す。 遺伝子予測アルゴリズムを用いてDNA の断片配列から遺伝子の場所を探索する場合、ORF の長さが長いと遺伝子が存在している良い指標となる。ただ長いORF が存在しても必ずタンパク質に翻訳されているとは限らないので、長いORF が遺伝子であるかは実際にそのタンパク質が合成されているかを調べる必要がある。.
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コーディング領域
遺伝子のコーディング領域はタンパク質に翻訳される領域を指す。 つまりコーディング領域は成熟mRNA の5' 非翻訳領域（five prime untranslated region：5' UTR）と3' 非翻訳領域（three prime untranslated region：3' UTR）の間にある開始コドンと終止コドンに挟まれたタンパク質に翻訳されるmRNA あるいはその鋳型となるDNA の領域を指す。.
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コザック配列
ック配列(Kozak sequence)は、真核生物のmRNAに出現する共通配列であり、主に翻訳の開始に関与している。ただし厳密な共通配列ではなく、不一致のあることも非常に多い。脊椎動物では(gcc)gccRccAUGGと表され、なかでも開始コドン(AUG)の3塩基上流のR（プリン塩基・アデニンまたはグアニン）と開始コドンの次のGが重要な役割を果たすと考えられている。リボソームが翻訳を始めるためにはコザック配列（不一致のあるものも含む）が必要であり、リボソームによって認識された部位からタンパク質の翻訳が開始される。コザック配列は、リボソーム結合部位(ribosomal binding site; RBS)、つまりmRNAの5'キャップや内部リボソーム導入部位(Internal Ribosome Entry Site; IRES)とは異なるので混同しないこと。.
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シャイン・ダルガノ配列
ャイン・ダルガノ配列 (Shine-Dalgarno sequence) とは、原核生物のmRNAにおいて、開始コドンの上流に見られる共通配列で、シャイン・ダルガノボックス、SD配列とも言う。コードとしては-AGGAGG-のようにプリン塩基（アデニン・グアニン）に富んだ3ないし9塩基（平均4.8塩基）の長さの配列となっている。 原核生物の16SrRNAには3'末端に‐CCUCCUAの配列（アンチ・シャイン・ダルガノ配列）があり、これがシャイン・ダルガノ配列と相補的対合を行う。このため、リボゾーム結合部位となっている。 オーストラリアの科学者、John ShineとLynn Dalgarnoによって提唱された。SD配列はmRNAにリボソームを動員するのを助け、リボソームを開始コドンに配置することによってタンパク質合成を開始させる。真核生物にあるSD配列に類似した配列はコザック配列と呼ばれている。SD配列の例を挙げると大腸菌はAGGAGGAである。 SD配列に突然変異が起こると翻訳効率が低下することがある。この低下はmRNA-リボソーム対合効率の低下に原因がある。このことは、リボソームのほうのアンチSD配列に、この突然変異に相補的な突然変異を起こしてやると翻訳効率が回復したことから証明された。 SD配列とアンチSD配列が対合すると翻訳開始因子IF2-GTP、IF1、IF3および開始tRNAであるfMet-tRNA(fMET)がリボソームに動員される。.
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タンパク質
ミオグロビンの3D構造。αヘリックスをカラー化している。このタンパク質はX線回折によって初めてその構造が解明された。 タンパク質（タンパクしつ、蛋白質、 、 ）とは、20種類存在するL-アミノ酸が鎖状に多数連結（重合）してできた高分子化合物であり、生物の重要な構成成分のひとつである生化学辞典第2版、p.810 【タンパク質】。 構成するアミノ酸の数や種類、また結合の順序によって種類が異なり、分子量約4000前後のものから、数千万から億単位になるウイルスタンパク質まで多種類が存在する。連結したアミノ酸の個数が少ない場合にはペプチドと言い、これが直線状に連なったものはポリペプチドと呼ばれる武村(2011)、p.24-33、第一章 たんぱく質の性質、第二節 肉を食べることの意味ことが多いが、名称の使い分けを決める明確なアミノ酸の個数が決まっているわけではないようである。 タンパク質は、炭水化物、脂質とともに三大栄養素と呼ばれ、英語の各々の頭文字を取って「PFC」とも呼ばれる。タンパク質は身体をつくる役割も果たしている『見てわかる！栄養の図解事典』。.
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細胞分化
細胞分化（さいぼうぶんか、）とは、発生生物学では、特殊化していない細胞がより特殊化したタイプの細胞に変化するプロセスのことをいう。.
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翻訳 (生物学)
分子生物学などにおいては、翻訳（ほんやく、Translation）とは、mRNAの情報に基づいて、タンパク質を合成する反応を指す。本来は細胞内での反応を指すが、細胞によらずに同様の反応を引き起こす系（無細胞翻訳系）も開発されている。.
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真核生物
真核生物（しんかくせいぶつ、学名: 、英: Eukaryote）は、動物、植物、菌類、原生生物など、身体を構成する細胞の中に細胞核と呼ばれる細胞小器官を有する生物である。真核生物以外の生物は原核生物と呼ばれる。 生物を基本的な遺伝の仕組みや生化学的性質を元に分類する3ドメイン説では、古細菌（アーキア）ドメイン、真正細菌（バクテリア）ドメインと共に生物界を3分する。他の2つのドメインに比べ、非常に大型で形態的に多様性に富むという特徴を持つ。かつての5界説では、動物界、植物界、菌界、原生生物界の4界が真核生物に含まれる。.
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遺伝子発現
遺伝子発現（いでんしはつげん）とは、単に発現ともいい、遺伝子の情報が細胞における構造および機能に変換される過程をいう。具体的には、普通は遺伝情報に基づいてタンパク質が合成されることを指すが、RNAとして機能する遺伝子（ノンコーディングRNA）に関してはRNAの合成が発現ということになる。また発現される量（発現量）のことを発現ということもある。.
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非翻訳領域
非翻訳領域（ひほんやくりょういき、untranslated region: UTR）はmRNA のコーディング領域の両側のタンパク質に翻訳されない領域を指す。 上流の非翻訳領域は5' 非翻訳領域（5' UTR：Five prime untranslated region）と呼ばれ、その5' 端は成熟mRNA ではキャップ構造の付加が起こる。一方下流の非翻訳領域は3' 非翻訳領域（3' UTR：Three prime untranslated region）と呼ばれ、その3' 端は成熟mRNA ではポリアデニル化によりpoly(A) 鎖の付加が起こる。これらキャップ構造やpoly(A) 鎖の付加はmRNA の安定性を高め、キャップ構造はリボゾームを呼び込む働きを持っている。 また非翻訳領域にはIRES（internal ribosome entry site）等の翻訳を促進する構造があり、翻訳を調節する機能を保持している。更にmiRNA の結合部位の多くは3' 非翻訳領域に存在する場合が多く、mRNA 分解の調節に役割を果たしている。.
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開始コドン
開始コドン（かいしコドン）とは、mRNA上でタンパク質の合成開始を指定するコドンのこと 真核生物の核ゲノムの遺伝子に由来するmRNAではほぼ AUG（メチオニン）が使われる。合成する蛋白質に対応するコドンフレームのうち、mRNAの5'末端から最初に現れる AUG が開始コドンである場合が多い。一方、原核生物である真正細菌のmRNAでは、リボゾーム結合部位（シャイン・ダルガノ配列など）の数～10塩基程度下流に存在するAUGが主ではあるが、GUG（バリン）や AUA（イソロイシン）、UUG（ロイシン）なども開始コドンとして使用されている。 AUG はメチオニンをコードするコドンであり、真核生物本体および古細菌ではそのままメチオニンから翻訳が開始される。しかし、真正細菌と真核生物の細胞内小器官（ミトコンドリアや葉緑体）では、開始コドンの AUG のみN-ホルミルメチオニンに対応する。結果としてホルミルメチオニンから翻訳が開始される（途中で出てきた AUG はメチオニンをコードしている）。.
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3' 非翻訳領域
3' 非翻訳領域は成熟mRNA のコーディング領域の下流にあるタンパク質に翻訳されない領域を指す。 3' 非翻訳領域にはmRNA の安定性やタンパク質の翻訳を調節している幾つかの標的（認識）部位が存在している。.
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