タンパク質合成の流れとは？転写・翻訳の仕組みを5ステップで解説

こんにちは。
ゴローです。

筋肉を動かすアクチンやミオシン、
酸素を運ぶヘモグロビン、
感染から体を守る抗体。

これ、全部タンパク質です。

では、これらは細胞の中で
どうやって作られているのか？

「転写」「翻訳」「粗面小胞体」「ゴルジ装置」と
用語だけ並べられても頭に入りにくい分野ですが、
実は流れ自体はとてもシンプル。

「設計図を写す」→「組み立てる」→「仕上げて届ける」

たったこれだけのストーリーです。
順番に見ていきましょう。

設計図はDNAに書かれている

タンパク質を作るための情報は、
すべてDNAに記録されています。

DNAは細胞の核の中に保存されている設計図。
「どのアミノ酸を、どの順番でつなげるか」が書かれています。

つまり、細胞が勝手にタンパク質を作っているのではなく、
DNAの情報に基づいて、必要なタンパク質だけが作られているということ。

ここで重要なのは、
DNAそのものは核の外に出ないという点。

原本の設計図は厳重に保管されていて、
必要な部分だけを写し取って現場に渡す仕組みです。

この「写し取る」作業が、次の転写です。

RNAポリメラーゼという酵素がDNAを読み取り、
対応する塩基配列をもつmRNA（メッセンジャーRNA）を合成します。

イメージとしては、核の中にある原本を
作業用のメモに書き写すような工程。

こうして作られたmRNAは、
DNAの情報を外へ運ぶ「伝令役」として働きます。
DNAは核に残り、mRNAだけが核膜の孔を通って細胞質へ出ていきます。

mRNAが向かう先はリボソーム。
タンパク質を組み立てる工場です。

ここで行われるのが翻訳。
mRNAに書かれた塩基配列を読み取り、
対応するアミノ酸を順番につなげていく作業です。

mRNAの塩基配列は3つずつ区切って読まれ、
これをコドンといいます。
それぞれのコドンが「どのアミノ酸を運んでくるか」を指定しています。

リボソームはmRNAを端から読み進めながら、
アミノ酸を一つずつつなげて長い鎖を作ります。
この鎖が折りたたまれることで、
特定の立体構造と機能をもつタンパク質が完成します。

整理すると、

分泌タンパク質や膜タンパク質は、
合成後に粗面小胞体へ取り込まれます。

粗面小胞体は表面にリボソームが付着しているため「粗面」と呼ばれる構造。
ここでタンパク質の折りたたみや品質チェックが行われ、
問題なければ輸送小胞に包まれてゴルジ装置へ送られます。

なお、すべてのタンパク質がこのルートを通るわけではありません。

この違いは試験でも問われやすいポイントです。

輸送小胞がたどり着くのがゴルジ装置。
ここではタンパク質をそのまま送り出すだけでなく、
必要に応じた修飾が行われます。

たとえば、

その後、タンパク質は再び小胞に包まれ、
細胞膜へ運ばれて細胞外へ分泌されたり、
特定の細胞小器官へ届けられたりします。

粗面小胞体が一次加工場なら、
ゴルジ装置は仕上げと発送を担当する配送センター。

こうして合成されたタンパク質は、
体の中で多様な役割を果たしています。