原核生物のタンパク質合成と真核生物のタンパク質合成

タンパク質合成は、生物界全体では各細胞の中で高度に秩序だった段階を経ているが、各細胞には細かな共通点がある。しかし、原核生物とエ○○○○の合成経路には、最終的には必ずタンパク質になるものの、重大な違いがある。この2つの細胞の構成が、互いに異なる大きな理由であると思われる。しかし、転写、RNA処理、翻訳という主要なステップは原核生物と真核生物で同じである。ここでは、タンパク質合成全般について説明した後、お互いの主な違いについて簡単に説明します。

タンパク質の合成

タンパク質合成は、生物の細胞内で、転写、RNA処理、翻訳という大きく3つのステップを経て行われる生物学的プロセスである。転写のステップでは、DNA鎖中の遺伝子の塩基配列がRNAに転写される。最初のステップは、結果がタンパク質合成のRNA鎖であることを除いて、DNA複製と非常に似ている。DNA鎖はDNA分解酵素によって分解され、RNAポリメラーゼが遺伝子の始めにある特定の場所、プロモーターに付着し、RNA鎖が遺伝子に沿って合成される。この新しくできたRNA鎖がメッセンジャーRNA（mRNA）と呼ばれるものです。

mRNA鎖はヌクレオチド配列をリボソームへ運び、RNA処理を行う。特定のtRNA（転移RNA）分子は、細胞質内の該当するアミノ酸を認識する。その後、tRNA分子は特定のアミノ酸と結合する。各tRNA分子には、3つのヌクレオチド配列がある。細胞質内のリボソームがmRNAの鎖に付着し、開始コドン（プロモーター）を決定する。mRNAの塩基配列に対応するtRNA分子は、リボソームの大サブユニットに転送される。tRNA分子がリボソームに到達すると、対応するアミノ酸は配列中の次のアミノ酸とペプチド結合で結ばれる。この最後の段階が翻訳と呼ばれるもので、実はここで真のタンパク質合成が行われるのです。

タンパク質の形は、tRNA分子に結合している鎖状のアミノ酸の種類によって決まるが、tRNAはmRNAの配列に特異的である。したがって、タンパク質分子は、DNA分子に格納された情報を記述していることがわかる。しかし、タンパク質の合成はRNA鎖から始まることもある。

原核生物と真核生物のタンパク質合成はどう違うのですか？

-原核生物には核膜がないため、リボソームは核酸を包んでいるmRNAの鎖に結合することができるのです。しかし、真核生物では、リボソーム鎖が核の外に出ると、mRNAはリボソームと結合することができる。

-ですから、原核生物では転写が完了する前に翻訳のステップが始まるのに対し、真核生物ではこの2つのステップはかなり離れて行われることが明らかです。つまり、原核生物の合成過程ではRNAプロセッシングは起こらないが、真核生物の過程では起こるのである。

-真核生物では、タンパク質合成の1回の完全なプロセスで発現する遺伝子は1つだけであるが、細菌（原核生物）のタンパク質合成では、1本のmRNA鎖が通常複数の遺伝子によって発現する。つまり、クラスター化した遺伝子（＝マニピュレーター）は、原核生物では発現できるが、真核生物では発現できない。