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生命科学・遺伝学・遺伝子発現

転写・翻訳と突然変異

転写は DNA の情報を RNA に転送し、翻訳はそれらの情報を利用してアミノ酸配列を特定します。タンパク質の変化は、その位置と種類によって影響を受けます。

関連する実験:転写・翻訳と突然変異 →
転写・翻訳と突然変異
転写・翻訳と突然変異の実験画面 →

概念と仕組み

転写とは、DNAテンプレートに基づいて相補的なRNAを合成するプロセスです。翻訳とは、mRNAの3つの塩基ユニットであるコドンを読み、アミノ酸を結合させるプロセスです。

DNAのテンプレートとRNAは逆平行に配置される。RNAはチミンの代わりにウラシルを使用し、mRNA上で5'から3'の方向にコドンが読み取られる。

関係式と成立条件

コドンは、3つの塩基からなるもので、置換反応を起こし、同じアミノ酸、異なるアミノ酸、または停止シグナルをもたらす可能性がある。3の倍数でない挿入や欠失は、リーディングフレームを変化させる。

この実験は、短い階層構造と与えられた読み込みフレームを使用します。これは、真核細胞内でのRNAの処理、遺伝子発現の調節、またはタンパク質の折り畳みを予測するものではありません。

仮想実験で読み取る変化

ATG GCT TGG TAAはMet-Ala-Trp-終了です。置換は沈黙・ミスセンス・ナンセンスを作ることができ、1塩基挿入・欠失は枠移動を作ります。

標準的な遺伝暗号64本を使って暗号鎖の最初の塩基を固定した読み枠です。開始コドン探索・イントロン除去・調節・タンパク質折りたたみは省略します。 ATG開始消失も固定枠に翻訳します。変異判定は参照配列と比較し、終結後の変化はこの短いタンパク質に沈黙しているように見えます。翻訳は最初の終結で止まり、残った不完全コドンは翻訳しません。実際の機能・疾病は予測しません。

重要な関係式と記号

DNA鋳型→mRNA(5′→3′)→コドン→アミノ酸

式で使う記号と単位
記号意味単位
5′, 3′核酸鎖の方向方向の表示
コドン翻訳で読み取る3塩基の単位3個の塩基

例で確かめる

最初のコドンの後に塩基1個を挿入するとどのような変異になりますか?

コドンは決まった始点で三塩基ずつ読みます。 3の倍数ではない挿入・欠失は後方読む枠を変えます。終結コドンの前では翻訳を止めます。

よくある誤解

  • 単一の塩基の変異が、必ずしもアミノ酸または表型の変化をもたらすわけではありません。

この概念を実験で確かめる

参考資料

OpenStax · Biology 2e(英語)